不銹鋼的極化曲線,見圖1-5。圖1-5描述了不銹鋼以及有活化、鈍化轉變的合金電極動力學過程,并按電位分為活化區(A)、鈍化區(P)和過鈍化區(T)。應用陽極極化曲線((E陽))及相關的陰極極化曲線(圖1-5中的①、②、③、④)可以求得腐蝕電位和腐蝕電流密度(圖1-5中的陽極極化曲線和陰極極化曲線的交點A、B、C、D、E、F)。
金屬或合金在不同條件下(xia),其電化(hua)學腐(fu)蝕(shi)(shi)有四種狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai):一是(shi)(shi)活(huo)化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),腐(fu)蝕(shi)(shi)電流(liu)(liu)強度較大,因而腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度較快;二是(shi)(shi)相對穩(wen)定狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),即金屬處(chu)(chu)于(yu)可以鈍化(hua)也(ye)可以活(huo)化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai);三是(shi)(shi)鈍化(hua)穩(wen)定狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),金屬只(zhi)處(chu)(chu)于(yu)鈍化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),而且是(shi)(shi)穩(wen)定的,能夠自(zi)動(dong)鈍化(hua),只(zhi)有很小的腐(fu)蝕(shi)(shi)電流(liu)(liu),腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度很小;四是(shi)(shi)過鈍化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),當金屬處(chu)(chu)于(yu)過鈍化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)時有較高的腐(fu)蝕(shi)(shi)電流(liu)(liu),不銹鋼也(ye)是(shi)(shi)如此。
為(wei)了提(ti)高(gao)不銹鋼(gang)的(de)耐腐蝕(shi)性能,一般希望:不銹鋼(gang)易處(chu)于鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀態(tai),也就是(shi)可以自動鈍(dun)(dun)化(hua)(hua);不銹鋼(gang)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)后腐蝕(shi)電流密度(du)要很低;不銹鋼(gang)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀態(tai)的(de)(腐蝕(shi))電位范圍要寬。
上(shang)述三點分(fen)別指出了不銹鋼(gang)獲得鈍化的必要條件、鈍化狀態(tai)的腐(fu)蝕(shi)速度和鈍化狀態(tai)的相(xiang)對(dui)穩定性。
不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼只(zhi)有處在鈍化(hua)狀態(tai)方(fang)能耐腐(fu)(fu)蝕,這時(shi)鈍化(hua)狀態(tai)腐(fu)(fu)蝕電(dian)流最小,腐(fu)(fu)蝕速(su)度最慢,其他三(san)種狀態(tai)下(xia)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼都是(shi)不(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)蝕的。由(you)此(ci)可見(jian),不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的“不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)”是(shi)相對的,只(zhi)是(shi)在鈍化(hua)狀態(tai)下(xia),腐(fu)(fu)蝕速(su)度比較慢。
保持不銹鋼耐腐蝕性的重要物質是鈍化薄膜。不銹鋼的表面本來就會形成這種毫微級的鈍化薄膜。現已明確,這種毫微級的鈍化薄膜是以在鉻的氧化物(Cr2O3)和氫氧根離子(OH-)結合后,進而加入水(H2O)的水合氫氧化鉻化合物為主體的物質。
在中(zhong)(zhong)性的(de)水(shui)溶(rong)液或硝酸中(zhong)(zhong),不銹鋼的(de)鈍(dun)化薄膜(mo)非常穩定(ding)。即(ji)使是(shi)(shi)由于劃傷或破損等原因,使一部分薄膜(mo)被破壞(huai)了(le),它還具有(you)立即(ji)再生和(he)恢復的(de)功能(neng)。前面(mian)談到(dao)的(de)環(huan)境(jing)氧(yang)化作(zuo)用是(shi)(shi)指從金屬原子中(zhong)(zhong)釋放電子的(de)反應,如果(guo)人為(wei)地借(jie)助于外(wai)部電源,將“試(shi)驗(yan)金屬”置(zhi)于“試(shi)驗(yan)溶(rong)液”中(zhong)(zhong)作(zuo)為(wei)電解陽(yang)極(ji)并通電流(liu)(liu),此(ci)時就能(neng)求出電位(氧(yang)化力)與電流(liu)(liu)(腐蝕速(su)度)的(de)相(xiang)關(guan)曲(qu)線(xian)和(he)環(huan)境(jing)的(de)氧(yang)化力強度。這個曲(qu)線(xian)稱為(wei)陽(yang)極(ji)分極(ji)曲(qu)線(xian),如圖1-5所示。
由圖(tu)1-5可(ke)以看出(chu),隨(sui)著電(dian)(dian)位的(de)(de)升高,先是陽極(ji)氧(yang)化(hua)(hua)反應(ying)(ying)(溶解(jie)反應(ying)(ying))呈增強(qiang)趨勢;接下來是“活化(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai)”電(dian)(dian)位區(qu)(qu)的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)增加(jia);然后(hou)是不依賴于電(dian)(dian)位增加(jia)顯示小電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)“鈍(dun)化(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai)”電(dian)(dian)位區(qu)(qu);最(zui)后(hou)再次出(chu)現隨(sui)著電(dian)(dian)位的(de)(de)增加(jia)的(de)(de)“過(guo)鈍(dun)化(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai)”電(dian)(dian)位區(qu)(qu)。這里的(de)(de)腐蝕電(dian)(dian)位Ecorr是成為陽極(ji)電(dian)(dian)流(liu)(liu)和陰極(ji)電(dian)(dian)流(liu)(liu)相等條件(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)位。
增加(jia)鋼的(de)鉻(ge)含(han)量,則陽(yang)極(ji)分極(ji)曲(qu)線的(de)變化(hua)如圖1-6所示。因鉻(ge)的(de)含(han)量增加(jia),最大陽(yang)極(ji)溶解(jie)電(dian)流及靜態(tai)(tai)區(qu)的(de)陽(yang)極(ji)電(dian)流趨向于減少。不銹(xiu)鋼的(de)鉻(ge)(Cr)含(han)量在(zai)12%以上時(shi),不銹(xiu)鋼易于從活(huo)性狀(zhuang)態(tai)(tai)向鈍化(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)轉移而呈現(xian)穩(wen)定的(de)鈍化(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)。