浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn),在不同溫度下,2205雙相不銹鋼在3.5%NaCl+不同濃度MoO2-4溶液中的動電位掃描測試結(jié)果如圖5.28所示。
曲線都存在一定范圍的鈍化區(qū),說明在極化過程中,雙相不銹鋼表面存在鈍化膜層延緩了腐蝕的發(fā)生。向3.5%NaCl溶液中加入不同濃度的MoO2-4后,在相同溶液溫度下,雙相不銹鋼在溶液中的鈍化區(qū)變寬,說明MoO2-4的引入改善了雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的耐蝕性能。并且從圖5.28中可以看出,當(dāng)溫度升高時(shí),MoO2-4對改善雙相不銹鋼的耐蝕性能的效果越明顯。
圖5.30為由圖5.29中的極化曲線所得的合金在不同溶液中的點(diǎn)蝕電位值。圖5.30為不同溫度下,2205雙相不銹鋼在不同c(MoO2-4/Cl-)溶液中的自腐蝕電流的關(guān)系圖。不同溫度下,2205雙相不銹鋼在不同溶液中的極化曲線的Tafel 擬合參數(shù)值如表5.10所列。
從圖5.29中可以明顯看出,在相同溶液中,隨著溶液溫度的升高,2205雙相不銹鋼在溶液中的點(diǎn)蝕電位下降。向3.5%NaCl溶液中加入不同濃度的MoO2-4后,2205雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位都有所升高,并且當(dāng)MoO2-4的濃度為0.05mol/L時(shí),2205雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的點(diǎn)蝕電位提高值最大;當(dāng)MoO2-4的濃度提升至0.2mol/L時(shí),雙相不銹鋼在溶液中的點(diǎn)蝕電位與MoO2-4的濃度為0.05mol/L時(shí)的點(diǎn)蝕電位相比沒有明顯升高,反而略有下降。從表5.10中可以看出,在相同溶液中,隨著溶液溫度的升高,2205雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度呈現(xiàn)增大的趨勢。并且可看出,MoO2-4的引入使得雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的自腐蝕電流密度升高。當(dāng)溶液溫度為20℃時(shí),雙相不銹鋼在3.5%NaCl的點(diǎn)蝕電位為1.1348V,分別使MoO2-4的濃度為 0.005mol/L、0.05mol/L、0.2mol/L后,雙相不銹鋼的點(diǎn)旋電位分高至1.2235V、1.278V,1.2598V,增值分別為88.7mV,143.2mV.125mV;當(dāng)溶液溫度為30℃時(shí),雙相不銹鋼在3.5%NaCl的點(diǎn)蝕電位為1.0659V,分別使MoO2-4的濃度為0.005ml/L、0.05mml/L、0.2mol/L后,雙相不銹鋼的點(diǎn)電業(yè)分別提高至1.178V.1,2554V,1.1531V,增值分別為112.1mV.189.5mV、87.2mV;當(dāng)溶液溫度為45℃時(shí),雙相不銹鋼在3.5%NaCl的點(diǎn)蝕電為1.026,分別使MoO2-4 的濃度為0.005mol/L、0.05mol/L、0.2mo/L后,取根不銹鋼的點(diǎn)蝕電位分別提高至1.1583V,1.1506V,1.1462V,增值分別為45.70mV、136mV 、133.6mV;當(dāng)溶液溫度為60℃時(shí),雙相不銹鋼在3.5%NaCl物充蝕電位為0.89279V,分別使MoO2-4的濃度為0.005mol/L、0.05mol/L、0.2ml/L后,雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位分別提高至1.0314V、1.1324V、1.1101V,增值分別為138.6mV,239.6mV,217.3mV。從以上分析可以看出,在不同溶液溫度下,MoO2-4的引入對雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位的影響存在些許差算:在60℃下,MoO2-4的引人對雙相不銹鋼點(diǎn)蝕電位的提高最明顯。且在和間的溶液源度下,當(dāng)MoO2-4濃度為0.05mol/L時(shí),雙相不銹鋼點(diǎn)蝕電位提高最明顯。
從圖5.30中可以看,在相同的溶液溫度下,隨著MoO2-4 在3.5%NaCl溶數(shù)中的濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢雙相不銹鋼發(fā)生點(diǎn)蝕的主要原因是Cl-對合金表面鈍化膜的破壞,使得內(nèi)部金屬發(fā)生腐蝕,MoO2-4通過降低亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕的數(shù)量和大小使得鈍化膜自修復(fù)能力加強(qiáng),純化膜穩(wěn)定性提高,點(diǎn)蝕被抑制,點(diǎn)蝕電位升高;不銹鋼在開路電位下,通過金屬陽離子向電解質(zhì)中遷移或者O2-向金屬遷移的形式形成鈍化膜,該過程的驅(qū)動力是金屬和溶液之間的反應(yīng)自由能,并且雙相不銹鋼在這種條件下形成的表面鈍化膜是不均勻的。在NaCI溶液中,MoO2-4和CI-在合金表面存在競爭吸附,MoO2-4的引人會改變CT在不銹鋼表面的吸附狀態(tài)。當(dāng)溶液中的MoO2-4濃度較低時(shí),雙相不銹鋼表面的主要吸附離子是CI-,由于兩者之間存在競爭吸附,導(dǎo)致Cl-表現(xiàn)出局部集中,引起局部CI-濃度的上升,導(dǎo)致雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度升高,腐蝕速度加快;當(dāng)溶液中的MoO2-4。濃度提高時(shí),雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度呈現(xiàn)下降的趨勢,此時(shí),雙相不銹鋼的表面主要是MoO2-4的吸附為主,導(dǎo)致Cl-的局部集中不明顯,甚至脫離雙相不銹鋼表面,減緩了腐蝕速度。
2507雙相不銹鋼1050℃固溶處理后于45℃下在含有不同濃度鉬酸根離不位到1溶液有所中的動電位極化曲線如圖5.31所示。圖5.31顯示含有不同濃度鉬酸根離子溶液中DSS2507的極化曲線走勢大體相同,都有明顯的鈍化區(qū)域,隨著鑰酸根離子濃度的升高動電位極化曲線整體左移,且鈍化區(qū)域逐漸變寬,其中當(dāng)鑰酸根離子濃度為0.2mol/L時(shí)陽極極化曲線表現(xiàn)出的鈍化區(qū)域最寬,這表明2507雙相不銹鋼在鉬酸根離子的作用下耐蝕性能增強(qiáng)。Tafel擬合結(jié)果如表5.11所列。從表5.11可以看出隨著鉬酸根離子濃度的升高自腐蝕電位(Ecorr)逐漸升高,具體表現(xiàn)為當(dāng)鉬酸根離子濃度為0 mol/L時(shí),自腐蝕電位(Ecorr)為-0.38505(Vvs.SCE); 當(dāng)鉬酸根離子濃度升高到0.2mol/L時(shí),自腐蝕電位(Ecorr)為-0.33374(Vvs.SCE),自腐蝕電位(Ecorr)升高了0.05131V,這表明在鉬酸根離子的作用下2507雙相不銹鋼發(fā)生腐蝕的傾向逐漸減小。從自腐蝕電流(Icorr)角度來看,鉬酸根離子濃度的升高使自腐蝕電流(Icorr)出現(xiàn)了先增大后減小的變化現(xiàn)象,具體表現(xiàn)為當(dāng)鉬酸根離子濃度為0mol/L時(shí),自腐蝕電流(Icorr)為2.7775×10-6(A/c㎡);當(dāng)鉬酸根離子濃度升高為0.005mol/L時(shí),自腐蝕電流(Icorr)增大為4.0651×10-6(A/c㎡),升高了1.2876×10-6(A/c㎡),表明此時(shí)鋼的腐蝕速率加快,造成這種現(xiàn)象的原因在于MoO2-4和Cl-共存時(shí)容易在鋼表面發(fā)生競爭吸附。當(dāng)溶液中的鉬酸根離子濃度較低時(shí)氯離子主要吸附在鋼的表面,在鉬酸根離子和氯離子競爭吸附的作用下,氯離子表現(xiàn)出局部集中,進(jìn)而導(dǎo)致局部氯離子濃度上升,使得DSS2507在溶液中的自腐蝕電流(Icorr)變大,腐蝕速度加快。當(dāng)鉬酸根離子濃度繼續(xù)升高,則表現(xiàn)出自腐蝕電流減小的趨勢,具體表現(xiàn)為鉬酸根離子濃度升高至0.2mol/L時(shí)自腐蝕電流(Icorr)減小至1.0783×10-6(A/c㎡),與在不含有鉬酸根離子的介質(zhì)中相比減小了1.6992×10-6(A/c㎡),即表示MoO2-4濃度升高使2507雙相不銹鋼的腐蝕速度減小。當(dāng)鉬酸根離子濃度較高時(shí),2507雙相不銹鋼的表面主要吸附的是鉬酸根離子,在鉬酸根離子的作用下氯離子的局部集中不明顯甚至脫離鋼表面,從而減緩了腐蝕速度。此外,從表5.11能夠看出2507雙相不銹鋼于溶液中的點(diǎn)蝕電位(Eb)隨著鉬酸根離子濃度的升高呈逐漸變大的趨勢,當(dāng)鉬酸根離子升高至0.2mol/L時(shí),擊破電位(Eb)從0.8136(V vs.SCE)升高至1.1327(V vs.SCE)升高了0.3191V.(Eb-Ecorr)差值表示點(diǎn)蝕形核阻力的大小,從表5.11可以看出(E1-Ecorr)差值隨著鉬酸根離子濃度的升高呈逐漸增大的變化趨勢,當(dāng)鉬酸根離子濃度為0mol/L時(shí),(Eb-Ecorr)值為1.19865V,隨著鉬酸根離子濃度升高至0.2mol/L (Eb-Ecorr)值為1.46644V,升高了0.26779V,(Eb-Ecorr)差值的升高表明2507雙相不銹鋼在溶液中點(diǎn)蝕形核阻力變大,即2507雙相不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕的傾向減弱。根據(jù)點(diǎn)蝕電位(Eb)以及(Eb-Ecorr)值的變化規(guī)律可知,MoO2-4濃度升高使2507雙相不銹鋼的孔蝕敏感性減弱,發(fā)生點(diǎn)腐蝕的傾向減小,即鉬酸根離子對DSS2507形成點(diǎn)蝕有抑制效果。
銷酸鹽在金屬表面的吸附作用是使其能夠抑制金屬發(fā)生腐蝕的主要原因。前入通過對鑰酸鹽緩釋機(jī)理的研究表明,鉬酸根離子對金屬點(diǎn)蝕的抑制作用主要是通過吸附在金屬表面或者金屬表面活性點(diǎn)處來實(shí)現(xiàn)的。在含有氯離子的介質(zhì)中,金屬表面的鈍化膜容易受到氯離子的破壞而裸露出新鮮表面,當(dāng)鉬酸根離子跟氯離子共存時(shí),鉬酸根離子會在金屬外表面保護(hù)膜上產(chǎn)生誘導(dǎo)吸附,能夠提高鉬酸根離子在被氯離子損壞的保護(hù)膜上的吸附量,進(jìn)而抑制了點(diǎn)蝕的發(fā)生和發(fā)展。此外,當(dāng)鉬酸根離子與氯離子共存時(shí),這兩種離子會產(chǎn)生“競爭吸附”,鉬酸根離子會減弱氯離子的吸附,使金屬表面上鈍化膜的耐點(diǎn)腐蝕性能提高,進(jìn)而增強(qiáng)了鋼的耐點(diǎn)腐蝕能力,抑制了2507雙相不銹鋼發(fā)生點(diǎn)腐蝕。
綜上所述,MoO2-4對鋼發(fā)生腐蝕有抑制效果,且隨著MoO2-4濃度的升高鋼抗點(diǎn)腐蝕的性能增強(qiáng),產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕的傾向減弱。
圖5.32是室溫下固溶態(tài)為1050℃的2507 雙相不銹鋼分別在45℃3.5%NaCI溶液以及含有0.05mol/L鉬酸根離子的3.5%NaCl溶液中動電位陽極極化后的微觀組織形貌。如圖5.32(a)所示,當(dāng)DSS2507雙相不銹鋼于3.5%NaCl溶液中動電位極化后的微觀組織形貌顯示出的腐蝕坑較大,分布于鐵素體(α)基體上;而當(dāng)鉬酸根離子濃度為0.05mol/L時(shí),從圖5.32(b)中可以看出點(diǎn)蝕坑變小,且數(shù)量減少。這進(jìn)一步說明鉬酸根離子降低了2507雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕敏感性,抑制了2507雙相不銹鋼點(diǎn)蝕的發(fā)生。