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双相不锈钢点蚀产生的主要条件及腐蚀机理

来源:至德钢业 日期:2021-05-21 23:44:05 人气:356

 双相不锈钢点蚀又称小孔腐蚀、孔蚀或者点蚀,是集中在双相不锈钢表面较小区域内、能够向双相不锈钢内部发展、直径小而深的一类腐蚀状态。小孔腐蚀的严重程度一般用点蚀系数(蚀孔的最大深度和金属平均腐蚀深度之间的比值)表征,点蚀系数越高,点蚀产生的程度越深。当氧化剂跟卤素离子同时存在时,就会导致金属局部溶解进而形成孔穴促进点蚀的产生。


一、点蚀产生的主要条件


  1.  一般情况下点蚀较容易发生在表面具有阴极性镀层或表面存在钝化膜的金属上。当金属表面这些膜的局部位置产生破坏,裸露出的新表面(阳极)与该膜层未被破坏区域(阴极)就会形成活化-钝化腐蚀电池,进而导致腐蚀朝着金属内部纵深处发展促进小孔的生成。


  2.  点蚀常发生于含有特殊离子的腐蚀环境中,例如,双相不锈钢对卤素离子比较敏感,如氯离子、溴离子、碘离子等,这些卤素离子会不均匀吸附在双相不锈钢的表面,进而促进材料表面膜发生不均匀破坏。


 3.  点蚀的发生存在一个临界电位,这个电位被称为点蚀电位或者击穿电位,一般情况下当电位高于点蚀电位时会发生点蚀。


二、点蚀机理


  点蚀的发生主要有三个阶段:


   1. 蚀孔成核


     钝化膜吸附跟破坏理论可以用来解释蚀孔成核的原因。钝化膜破坏理论认为:因为腐蚀性阴离子半径比较小,因而当其吸附在双相不锈钢表面钝化膜上时就会很容易穿透钝化膜,进而导致“氧化膜受到污染”及促进强烈的感应离子导电的形成,因此于一定点处该膜可以保持比较高的电流密度,导致阳离子无规律移动进而变得活跃,当溶液一膜之间的界面电场到达某个临界值时就会产生点蚀。钝化膜吸附理论指出点蚀的产生是氧跟氯离子之间竞争吸附导致的,因为当氯离子取代了金属表面氧的吸附点后就会产生可溶性的金属-羟-氯络合物,导致金属表面膜发生破坏进而促进了点蚀的产生,蚀核产生以后这个点依然有再钝化的能力,如果该点的再钝化能力很强,蚀核就不会继续变大。小蚀孔表现为开放式的状态,在晶界上碳化物沉积、金属内部硫化物夹杂及晶界、金属表面的划痕、位错露头等缺陷处更容易形成蚀核。


  2. 蚀孔生长阶段


   蚀孔生成之后,孔蚀的发展是十分迅速的,一般用自催化过程来解释蚀孔的生长,如图所示。双相不锈钢在存在氯离子的溶液中,阴极处会发生吸氧反应使孔内氧的浓度降低,然而孔外的氧、氧浓度依然较高,所以孔内外的“供养差异电池”较容易形成。在孔内金属离子连续变多的情况下,蚀孔外的氯离子会向孔内移动从而达到能够维持溶液电中性的目的。此外,孔内金属离子渐渐变多并发生水解导致蚀孔内部H+浓度不断升高,这时蚀孔内部酸化就会造成孔内的金属材料表现为活化溶解状态;而蚀孔外部的表面膜由于依然保持钝态进而形成了活化(蚀孔内)-钝化(蚀孔外)电池,促使金属不断产生溶解,进而导致孔蚀按照自催化的过程继续发展,促使腐蚀产生。


图1.jpg


  3. 蚀孔再钝化阶段。


  蚀孔内金属发生的再钝化会导致孔蚀进行到某个深度之后就不会继续进行了。造成蚀孔再钝化的成因有三种:一是蚀孔内电位朝着负方向移动至小于保护电位(E.)时金属就会进入到钝化区域,金属再钝化的产生也可能是周边区域的孔蚀剧烈发展或腐蚀介质的氧化还原电位降低所造成的;二是金属表面钝化膜比较脆弱的区域被消除,如夹杂物及晶间沉淀,金属的再钝化有可能在其被消除之后而产生;三是蚀孔内部的欧姆电压会随着孔蚀的生长而渐渐变大,导致蚀孔内部的电位转移到钝化区域,从而使金属发生再钝化现象。



本文标签:点蚀  双相不锈钢 

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