當異種金屬浸于(yu)同種電(dian)解(jie)質溶液中(zhong)時,每種金屬都將(jiang)建立起(qi)自(zi)身的(de)腐蝕電(dian)位Ecorr(自(zi)然電(dian)位)。將(jiang)電(dian)極電(dian)位值不(bu)同的(de)兩(liang)種金屬彼此(ci)偶合,電(dian)位更正的(de)金屬將(jiang)成(cheng)為(wei)(wei)陰(yin)極,電(dian)位更負的(de)金屬將(jiang)成(cheng)為(wei)(wei)陽極,從而形(xing)成(cheng)電(dian)偶電(dian)池。
腐蝕電位正的金屬與腐蝕電位負的異種金屬構成電偶對時,就可能使腐蝕電位負的發生陽極過程。它們偶合后有一個混合電位值,此電位值隨陰陽極金屬面積比而異,可能接近電位正的金屬或接近電位負的金屬。根據這種電化學的電偶腐蝕原理評價不銹鋼(gang)鈍化膜在強酸介質中的自鈍能力。
維尼綸醛化機受槽、篩網、托輥等設備采用的材料為304不銹鋼 或 SUS 36 不銹鋼等,在工業生產過程中,當鈍態表面被局部破壞,存在著小面積活態和大面積鈍態的電偶對,胡肆福等人用飽和甘汞電極作參比來測定活態、鈍態偶合的電偶電位,并研究它們的自鈍能力。
1. 電偶法(fa)的實驗過程
a. 強酸介質
強(qiang)酸介(jie)質取自維(wei)尼廠現場(chang)生產用的醛化液(ye),其(qi)成分見表6-19,溫度為70℃。
溶液中鐵離子(Fe3+)由設備腐蝕帶來,氯離子由試劑和水質帶來。
b. 試樣制備
304不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和SUS 36不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)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(tong)面(mian)積(ji)比的(de)圓柱形試樣和2.5c㎡、7.5c㎡、15.0c㎡、20.0c㎡、22.5c㎡、25.0c㎡、50.0c㎡等不同(tong)面(mian)積(ji)比的(de)長方(fang)形試樣,多(duo)余(yu)部分用環(huan)氧樹脂封涂(tu),80℃溫度固化。
活態(tai)試(shi)樣經1000號(4/0)金相砂紙打磨至鏡面狀態(tai),用(yong)酒(jiu)精擦(ca)拭,蒸餾水沖洗,濾紙吸干后放入干燥器待用(yong)。
不銹(xiu)鋼鈍(dun)(dun)態試樣(yang)拋光(guang)潔凈后,經 -550mV(相對于SCE)陰(yin)極(ji)(ji)活化(hua),再進(jin)行陽極(ji)(ji)鈍(dun)(dun)化(hua)處理(li)。SUS 36不銹(xiu)鋼鈍(dun)(dun)態采用廠家(jia)處理(li)的原始鈍(dun)(dun)化(hua)膜。
c. 實(shi)驗方(fang)法(fa)
實驗(yan)槽(cao)液溫度恒控(kong)70℃,在靜止條件(jian)下(xia)進(jin)行實驗(yan)。參比電(dian)(dian)極采用飽和甘汞電(dian)(dian)極,鹽(yan)橋(qiao)過渡,放置于活態(tai)、鈍態(tai)電(dian)(dian)極之間各相距1cm。電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位檢測(ce)采用高阻數字電(dian)(dian)壓表。
304不(bu)銹鋼(gang)和 SUS 36不(bu)銹鋼(gang)活(huo)態(tai)(tai)試樣(yang)在槽液(ye)中(zhong)分別進行(xing)-550mV和-350mV的陰極活(huo)化處理,各自(zi)測(ce)定活(huo)態(tai)(tai)、鈍態(tai)(tai)試樣(yang)的自(zi)腐蝕電位,然后偶合5分鐘,檢測(ce)偶合電位。
2. 不銹鋼(gang)鈍化膜電偶(ou)法(fa)評價(jia)方法(fa)
a. 運用臨界值的評價。
不銹(xiu)鋼鈍(dun)態(tai)-活態(tai)面(mian)積比有(you)一個臨界(jie)值,由于電(dian)偶電(dian)池的作用,當(dang)小于這監男值時,大面(mian)積的鈍(dun)態(tai)表(biao)面(mian)被活化(hua)腐蝕;當(dang)大于臨界(jie)值時,不銹(xiu)鋼局部活態(tai)表(biao)面(mian)將自動(dong)進行鈍(dun)化(hua)狀態(tai),從而有(you)效的抗蝕性(xing)能。
b. 304不銹鋼鈍態-話(hua)態面積(ji)比(臨(lin)界值)對不銹鋼腐蝕的影響
304不銹鋼在(zai)維尼綸酸化(hua)液中,活態(tai)試樣Ecm為-300mV,鈍態(tai)試樣 Ecorr為400mV,當鈍態(tai)活態(tai)面積(ji)比≥45時,電偶(ou)對的偶(ou)合電位為352mV以上,測量(liang)數據見(jian)表6-20。
不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)抗腐蝕(shi)性能(neng)是由于其表面(mian)能(neng)形成一層具(ju)有保護性的(de)鈍化膜(mo),然(ran)而(er)這層鈍化膜(mo)若是遭(zao)到破損而(er)又缺乏自鈍化的(de)條件和能(neng)力時,不(bu)(bu)銹鋼(gang)就會處于活(huo)化電位(wei)狀(zhuang)態而(er)導致腐蝕(shi)的(de)發(fa)生。
304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鈍態(tai)-活(huo)態(tai)面(mian)積比(bi)小(xiao)于(yu)45倍(bei),由(you)于(yu)電(dian)(dian)偶(ou)電(dian)(dian)流的(de)作(zuo)用,表面(mian)鈍化(hua)(hua)膜遭到破損,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面(mian)進入(ru)活(huo)化(hua)(hua)狀態(tai),見(jian)圖6-17兩種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鈍態(tai)-活(huo)態(tai)面(mian)積比(bi)與電(dian)(dian)偶(ou)電(dian)(dian)位的(de)關系。由(you)圖可見(jian),當(dang)304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鈍態(tai)-活(huo)態(tai)面(mian)積比(bi)≥45倍(bei)時,由(you)于(yu)電(dian)(dian)偶(ou)對的(de)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學極化(hua)(hua),小(xiao)面(mian)積的(de)活(huo)態(tai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)均被陽極極化(hua)(hua)到鈍態(tai)電(dian)(dian)位,阻止(zhi)了活(huo)態(tai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)腐蝕行為(wei)的(de)發生。
3. SUS 36不銹鋼鈍態-活態面(mian)積比對不銹鋼腐(fu)蝕(shi)的影響
SUS 36不銹(xiu)鋼在(zai)維尼綸(lun)醛(quan)化(hua)液(ye)中,活態(tai)試(shi)樣 Ecorr為(wei)-200mV,原始鈍(dun)(dun)態(tai)試(shi)樣 Ecorr為(wei)300mV,當鈍(dun)(dun)態(tai)-活態(tai)面積比≥50時,電偶(ou)(ou)對的偶(ou)(ou)合(he)電位為(wei)200mV以上,測量數據見表6-21。
SUS 36不(bu)(bu)銹鋼鈍(dun)態(tai)-活(huo)態(tai)面積(ji)(ji)(ji)小(xiao)于50倍,表面鈍(dun)化膜(mo)遭到破損,不(bu)(bu)銹鋼進行活(huo)化狀(zhuang)態(tai),見(jian)圖6-17。當其鈍(dun)態(tai)-活(huo)態(tai)面積(ji)(ji)(ji)大于50倍時(shi),由于電偶對的電化極化,小(xiao)面積(ji)(ji)(ji)的活(huo)態(tai)不(bu)(bu)銹鋼均被陽極極化到鈍(dun)態(tai)電位,阻(zu)止了活(huo)態(tai)不(bu)(bu)銹鋼腐蝕(shi)。