【摘 要】
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本文利用电化学测试研究了304不锈钢在不同酸性溶液中的腐蚀行为,测定了蚀孔生长的动力学信息,并对蚀孔生长的机理进行了探讨,建立了蚀孔生长速度与金属离子浓度的对应关系。利用显色法实验证明了蚀孔周围铁离子的存在形式,并通过热力学条件分析了蚀孔生长不同阶段的阴极反应。主要研究内容及结果如下:根据304不锈钢化学成分配制系列浓度蚀孔模拟液,利用动电位极化得到金属离子浓度与蚀孔生长速度的对应关系,结果表明3
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本文利用电化学测试研究了304不锈钢在不同酸性溶液中的腐蚀行为,测定了蚀孔生长的动力学信息,并对蚀孔生长的机理进行了探讨,建立了蚀孔生长速度与金属离子浓度的对应关系。利用显色法实验证明了蚀孔周围铁离子的存在形式,并通过热力学条件分析了蚀孔生长不同阶段的阴极反应。主要研究内容及结果如下:根据304不锈钢化学成分配制系列浓度蚀孔模拟液,利用动电位极化得到金属离子浓度与蚀孔生长速度的对应关系,结果表明304不锈钢蚀孔内金属的腐蚀可以分为两个阶段,当金属离子浓度低于1.5 M时(以Fe2+浓度为依据),304不锈钢可以维持钝化状态,腐蚀电流密度小于20mA/cm2,当金属离子浓度在1.54M范围内,孔内金属呈现活性溶解行为,腐蚀速度随着金属离子浓度的升高而线性增加。分别使用不同浓度的Fe Cl2和Fe Cl3模拟孔内环境,讨论金属离子在蚀孔内部的作用。与HCl-NaCl体系中的腐蚀相比,相同p H和Cl-浓度下,Fe2+和Fe3+对304不锈钢腐蚀的影响不同,Fe2+和Fe3+都会使304不锈钢的自腐蚀电位正移,但是Fe2+使腐蚀电流密度降低,而Fe3+则使腐蚀电流密度增加。其中Fe Cl3溶液中由于Fe3+还原反应加速阴极反应消耗电子导致304不锈钢的自腐蚀电位正移,而Fe Cl2溶液中,电位正移是因为Fe2+浓度增加抑制金属阳极溶解,导致了正电荷积累。通过显色法实验监测蚀孔生长以及腐蚀产物扩散过程,证明了蚀孔周围存在Fe3+,并通过计算发现蚀孔周围铁离子浓度可以达到0.3 M以上。利用动电位极化曲线测试以及热力学条件研究了304不锈钢在不同Fe3+含量的0.1 M铁离子溶液的腐蚀行为。结果表明Fe2+转变为Fe3+会对蚀孔生长造成两方面的影响。一方面部分Fe3+水解进一步降低了蚀孔周围溶液的p H值,从而导致蚀孔附近的金属腐蚀加快;另一方面Fe3+可以在电极表面发生还原反应,加速304不锈钢点蚀的阴极过程。溶液p H值的降低和Fe3+的还原共同导致304不锈钢腐蚀速率的增加,这一发现对完善点蚀生长机理具有重要意义。采用动电位扫描法结合三维视频显微镜研究了304不锈钢在Fe Cl3酸性溶液中的腐蚀行为。结果表明:在相同p H及Cl-浓度下,随着Fe3+浓度增加,304不锈钢自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度增加。304不锈钢在酸性Fe3+溶液中发生腐蚀时,Fe3+还原反应导致不锈钢自腐蚀电位正移,从而使电极表面H+还原反应难以进行,当Fe3+含量充足时,不锈钢腐蚀过程中阴极反应优先发生Fe3+还原反应,而不是H+去极化反应。因此在研究不锈钢点蚀行为时,要充分考虑到蚀孔周围Fe3+的作用。
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