304不銹鋼點(diǎn)蝕行為的電化學(xué)研究.pdf

1、本文采用恒電位極化法、動(dòng)電位極化法、電化學(xué)阻抗譜(EIS)、動(dòng)電位電化學(xué)阻抗譜(DEIS)和三維視頻顯微鏡等方法研究了304不銹鋼在3.5％NaCl溶液中,重力、pH值和溶解氧對(duì)其點(diǎn)蝕行為的影響,測定了單個(gè)蝕孔的生長速度,并初步探討了其機(jī)理,主要研究結(jié)果如下:
　　利用恒電位極化法、電化學(xué)交流阻抗譜和三維視頻顯微鏡研究了重力對(duì)304不銹鋼點(diǎn)蝕行為的影響,結(jié)果表明,試樣垂直放置比水平放置更容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕,經(jīng)恒電位極化相同時(shí)間后,垂直

2、放置的試樣表面點(diǎn)蝕形核個(gè)數(shù)是404,水平放置的試樣表面點(diǎn)蝕形核個(gè)數(shù)是275,重力作用使垂直放置的蝕孔內(nèi)腐蝕產(chǎn)物更易擴(kuò)散到孔外,加速點(diǎn)蝕的誘發(fā)。通過對(duì)阻抗譜的等效電路中元件參數(shù)的分析,說明垂直放置的試樣表面局部腐蝕比水平放置的更嚴(yán)重。
　　采用恒電位極化和三維視頻顯微鏡研究了不同pH值對(duì)304不銹鋼單個(gè)點(diǎn)蝕的動(dòng)力學(xué)及腐蝕形貌特征的影響,結(jié)果表明,當(dāng)pH分別為1、4、7、10、14,極化電位為0.15 V vs SCE時(shí),單個(gè)蝕孔的點(diǎn)

3、蝕電流隨pH值的降低而增大,這是因?yàn)樗嵝匀芤旱腍+加速陰極反應(yīng)和堿性溶液中的OH-抑制氧還原反應(yīng)。在同一pH值下,由于孔底侵蝕性溶液濃度較高,使孔口到孔底建立溶液濃度梯度和電位梯度,加速孔深的生長,減緩孔口直徑的擴(kuò)展。不同pH值下,單個(gè)點(diǎn)蝕的生長都受腐蝕產(chǎn)物的擴(kuò)散速度控制。多孔花邊蓋覆蓋在蝕孔表面,花邊蓋板上孔洞的直徑隨pH值的降低而增大。
　　利用動(dòng)電位極化法和DEIS研究了304不銹鋼分別在溶解氧濃度0.52 ppm、0.74

4、 ppm和5.32 ppm溶液中不同階段的點(diǎn)蝕電化學(xué)信號(hào)特征,結(jié)果表明,304不銹鋼的鈍化膜在這三種溶解氧濃度溶液中(電位約為-0.32~0.28VvsSCE)均呈n型半導(dǎo)體,在溶解氧濃度0.52 ppm溶液中,304不銹鋼的鈍化能力和抗點(diǎn)蝕性能較好,鈍化膜的阻抗模值的增加速率最大。在相同成膜電位下,施主密度ND隨溶解氧濃度的降低而減小,空間電荷層厚度W隨溶解氧濃度的降低而增大,表明溶解氧會(huì)增加鈍化膜中的氧空位,降低膜的穩(wěn)定性。

5、　　在外加相同陽極過電位0.45 V下極化1000 s,304不銹鋼在溶解氧濃度0.52 ppm、0.74 ppm和5.32 ppm溶液中的亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕的平均電流峰值分別是0.353μA、0.385μA、0.998μA,平均壽命分別是3.97 s、3.62 s、2.86 s。在相同極化時(shí)間下,單個(gè)亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕的電流增加速率隨溶解氧濃度的升高而增大,認(rèn)為溶解氧會(huì)修復(fù)蝕孔口破裂的鈍化膜來增加閉塞電池效應(yīng),進(jìn)而加速金屬的溶解。
　　利用恒電

6、位極化法和三維視頻顯微鏡研究了304不銹鋼分別在溶解氧濃度0.52 ppm、0.74 ppm和5.32 ppm溶液中外加相同陽極過電位0.45 V下的穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕行為,結(jié)果表明,單個(gè)穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕電流與時(shí)間呈線性關(guān)系,且斜率隨溶解氧濃度的降低而減小,在溶解氧濃度5.32 ppm溶液中,有助于亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕的形核及向穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕的轉(zhuǎn)變,由于主體溶液中較高的氧的極限擴(kuò)散電流密度使陰極氧還原反應(yīng)速率的增大,導(dǎo)致加速陽極的金屬溶解。在點(diǎn)蝕初期,蝕孔內(nèi)部迅速發(fā)生金