當(dāng)異種金屬浸于同種電解質(zhì)溶液中時(shí),每種金屬都將建立起自身的腐蝕電位Ecorr(自然電位)。將電極電位值不同的兩種金屬彼此偶合,電位更正的金屬將成為陰極,電位更負(fù)的金屬將成為陽(yáng)極,從而形成電偶電池。


 腐蝕電位正的金屬與腐蝕電位負(fù)的異種金屬構(gòu)成電偶對(duì)時(shí),就可能使腐蝕電位負(fù)的發(fā)生陽(yáng)極過(guò)程。它們偶合后有一個(gè)混合電位值,此電位值隨陰陽(yáng)極金屬面積比而異,可能接近電位正的金屬或接近電位負(fù)的金屬。根據(jù)這種電化學(xué)的電偶腐蝕原理評(píng)價(jià)不銹鋼鈍化膜在強(qiáng)酸介質(zhì)中的自鈍能力。


 維尼綸醛化機(jī)受槽、篩網(wǎng)、托輥等設(shè)備采用的材料為304不銹鋼 或 SUS 36 不銹鋼等,在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,當(dāng)鈍態(tài)表面被局部破壞,存在著小面積活態(tài)和大面積鈍態(tài)的電偶對(duì),胡肆福等人用飽和甘汞電極作參比來(lái)測(cè)定活態(tài)、鈍態(tài)偶合的電偶電位,并研究它們的自鈍能力。



1. 電偶法的實(shí)驗(yàn)過(guò)程


a. 強(qiáng)酸介質(zhì)


  強(qiáng)酸介質(zhì)取自維尼廠現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)用的醛化液,其成分見(jiàn)表6-19,溫度為70℃。


表 19.jpg


  溶液中鐵離子(Fe3+)由設(shè)備腐蝕帶來(lái),氯離子由試劑和水質(zhì)帶來(lái)。


b. 試樣制備


  304不銹鋼和SUS 36不銹鋼分別加工成0.2c㎡、0.4c㎡、0.8c㎡、1.0c㎡、2.0c㎡、3.0c㎡、4.0c㎡、6.0c㎡、10.0c㎡、20.0c㎡、30.0c㎡等不同面積比的圓柱形試樣和2.5c㎡、7.5c㎡、15.0c㎡、20.0c㎡、22.5c㎡、25.0c㎡、50.0c㎡等不同面積比的長(zhǎng)方形試樣,多余部分用環(huán)氧樹(shù)脂封涂,80℃溫度固化。


  活態(tài)試樣經(jīng)1000號(hào)(4/0)金相砂紙打磨至鏡面狀態(tài),用酒精擦拭,蒸餾水沖洗,濾紙吸干后放入干燥器待用。


  不銹鋼鈍態(tài)試樣拋光潔凈后,經(jīng) -550mV(相對(duì)于SCE)陰極活化,再進(jìn)行陽(yáng)極鈍化處理。SUS 36不銹鋼鈍態(tài)采用廠家處理的原始鈍化膜。


c. 實(shí)驗(yàn)方法


 實(shí)驗(yàn)槽液溫度恒控70℃,在靜止條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。參比電極采用飽和甘汞電極,鹽橋過(guò)渡,放置于活態(tài)、鈍態(tài)電極之間各相距1cm。電極電位檢測(cè)采用高阻數(shù)字電壓表。


 304不銹鋼和 SUS 36不銹鋼活態(tài)試樣在槽液中分別進(jìn)行-550mV和-350mV的陰極活化處理,各自測(cè)定活態(tài)、鈍態(tài)試樣的自腐蝕電位,然后偶合5分鐘,檢測(cè)偶合電位。



2. 不銹鋼鈍化膜電偶法評(píng)價(jià)方法


a. 運(yùn)用臨界值的評(píng)價(jià)。


 不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積比有一個(gè)臨界值,由于電偶電池的作用,當(dāng)小于這監(jiān)男值時(shí),大面積的鈍態(tài)表面被活化腐蝕;當(dāng)大于臨界值時(shí),不銹鋼局部活態(tài)表面將自動(dòng)進(jìn)行鈍化狀態(tài),從而有效的抗蝕性能。


b. 304不銹鋼鈍態(tài)-話態(tài)面積比(臨界值)對(duì)不銹鋼腐蝕的影響


 304不銹鋼在維尼綸酸化液中,活態(tài)試樣Ecm為-300mV,鈍態(tài)試樣 Ecorr為400mV,當(dāng)鈍態(tài)活態(tài)面積比≥45時(shí),電偶對(duì)的偶合電位為352mV以上,測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表6-20。


表 20.jpg


 不銹鋼的抗腐蝕性能是由于其表面能形成一層具有保護(hù)性的鈍化膜,然而這層鈍化膜若是遭到破損而又缺乏自鈍化的條件和能力時(shí),不銹鋼就會(huì)處于活化電位狀態(tài)而導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。


  304不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積比小于45倍,由于電偶電流的作用,表面鈍化膜遭到破損,不銹鋼表面進(jìn)入活化狀態(tài),見(jiàn)圖6-17兩種不銹鋼的鈍態(tài)-活態(tài)面積比與電偶電位的關(guān)系。由圖可見(jiàn),當(dāng)304不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積比≥45倍時(shí),由于電偶對(duì)的電化學(xué)極化,小面積的活態(tài)不銹鋼均被陽(yáng)極極化到鈍態(tài)電位,阻止了活態(tài)不銹鋼腐蝕行為的發(fā)生。


圖 17.jpg



3. SUS 36不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積比對(duì)不銹鋼腐蝕的影響


 SUS 36不銹鋼在維尼綸醛化液中,活態(tài)試樣 Ecorr為-200mV,原始鈍態(tài)試樣 Ecorr為300mV,當(dāng)鈍態(tài)-活態(tài)面積比≥50時(shí),電偶對(duì)的偶合電位為200mV以上,測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表6-21。


表 21.jpg


 SUS 36不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積小于50倍,表面鈍化膜遭到破損,不銹鋼進(jìn)行活化狀態(tài),見(jiàn)圖6-17。當(dāng)其鈍態(tài)-活態(tài)面積大于50倍時(shí),由于電偶對(duì)的電化極化,小面積的活態(tài)不銹鋼均被陽(yáng)極極化到鈍態(tài)電位,阻止了活態(tài)不銹鋼腐蝕。