1. 檸檬酸-雙氧水-乙醇鈍化配方及工作條件


  不銹鋼檸檬酸鈍化工藝具有環保性、安全性、通用性,操作簡單,維護方便。費用低廉,完全符合可持續發展的要求,應用前景廣闊,值得廣泛推廣。其配方及工藝條件見表6-6。




2. 鈍化膜的實驗方法


  a. FeCl3浸泡實驗


  參照《不銹鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法》(GB/T 17897-999),實驗溫度為50℃,實驗時間為1天,根據國家標準,對于點蝕嚴重、均勻腐蝕不明顯的材料,其耐點蝕性可以用腐蝕速率(即單位面積、單位時間的失重)表示。


  腐蝕速率計算式為:υ=W0-W1 / St


   式中,υ為腐蝕速率,mg/(c㎡2·d);  W0為實驗前試樣的質量,mg;  W1為實驗后試樣的質量、mg;  S為試樣的總面積,c㎡;  t為試驗時間,d.  腐蝕介質為FeCl3 6%+HCl水溶液 0.05mol/L.


 b. 電化學實驗


  參照《不銹鋼點蝕電位測量方法》(GB/T 17899-1999)。溶液采用質量分數為3.5%的NaCl溶液,實驗溫度為30℃,使用CHI660B型電化學綜合測試儀、參比電極為Ag/AgCl電極,輔助電極為鉑電極,掃描速率為1mV/s.將試樣(即工作電極)放入溶液中靜置10min后,測定其自腐蝕電位。再從自腐蝕電位開始對試樣進行陽極極化,直至陽極電流密度達到500μA/c㎡為止。以陽極極化曲線上對應電流密度為100μA/c㎡的電位中最正的電位值(符號為E'b100)來表示點蝕電位。



3. 工藝流程


  砂紙打磨→水洗→超聲波清洗→水洗→酸洗→水洗→鈍化→水洗→干燥。



4.  耐點蝕實驗結果



 a. 316L不銹鋼經配方 1#檸檬酸鈍化后的耐點蝕實驗結果


   ①. FeCl3浸泡實驗。


     316L不銹鋼經FeCl3浸泡實驗表明,焊縫兩側氧化皮存在的區域(熱影響區)發生嚴重的點蝕,其他區域(包括母材區和焊縫區)則相對較為完好。


  ②. 電化學陽極極化曲線實驗


    對316L不銹鋼的母材區、熱影響區和焊縫區進行電化學陽極極化曲線的測量,具體的點蝕電位值見表6-7。


表 7.jpg



  由表6-7可見,316L不銹鋼不同部位耐蝕性能相差很大,母材區耐點蝕性能最佳,焊縫次之,熱影響區最差。經檸檬酸鈍化后,母材區和熱影響區的耐點蝕性能大大提高,焊縫區的耐點蝕性能略有改善,從而提高了316L不銹鋼的整體耐點蝕性能。


b. 317不銹鋼經配方 2#檸檬酸鈍化后的耐點蝕實驗結果


 ①. 三氯化鐵浸泡實驗


 采用正交試驗法,結果見表6-8。


表 8.jpg


 通過正交試驗,可得最優方案為A1B1C2D3,腐蝕速率為5.1166mg/(c㎡·d),得到最佳鈍化配方2#, 無鈍化的空白實驗的腐蝕速率為10.157mg/(c㎡·d)。最佳工藝鈍化耐點蝕性比未鈍化的提高了1倍左右。


 ②. 電化學實驗


  表6-9為317不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的極化曲線的重要參數數值。


表 9.jpg


 從表6-9可知,經過最佳鈍化工藝鈍化后的317不銹鋼的自腐蝕電位和點蝕電位均比未進行鈍化的317不銹鋼的大,且點蝕電位提高了1倍左右,即經過最佳鈍化后的317不銹鋼的耐均勻腐蝕性得到了相應的提高。




3. 奧氏體不銹鋼經配方3#鈍化后的結果


 ①. 由于本配方只使用檬酸4%,不像其他配方使用氧化劑,鈍化后不銹鋼點蝕電位的重現性不是很好,必須在化學鈍化后進行后處理,50%(體積分數)硝酸后處理時間為10min,鈍化后不銹鋼的點蝕電位達到1095mV,耐點蝕性能很強。


 ②. 不銹鋼檸檬酸化學鈍化試樣的XPS分析。所用儀器是Phi5500型X射線光電子能譜儀,激發源為A1靶,功率為200W。表6-10是不銹鋼鈍化后表面和基體主要金屬元素的原子數分數分布檢測結果。


表 10.jpg


  對表6-10進行分析,可得出鈍化膜主要由金屬氧化物組成,Fe和Cr的氧化物在表面鈍化膜中占的比例相當。金屬Cr元素主要以Cr2O3的形式存在,同時還存在于CrO3、CrO2、CrOOH、Cr(OH)3等結構中。金屬Fe元素以Fe3O4的形式存在,同時還存在于FeO、Fe3O4、Fe2O3、FeOOH等結構中。



4. 304不銹鋼在配方 4#鈍化后的結果


 ①. FeCl3浸泡實驗


  為了得到優越的耐點蝕性能,以便得到最佳鈍化配方及工藝,通過實驗得到配方4#。實驗溫度在40~60℃范圍內對結果的影響較小,最佳的腐蝕失重僅為8.2mg/(cm2.d),而鈍化時間是影響耐蝕性好壞的最主要因素,鈍化時間為分鐘。


②. 極化曲線


  表6-11為304不銹鋼鈍化前后陽極極化曲線參數。


表 11.jpg


 由表6-11可見,經鈍化處理的304不銹鋼的耐腐蝕性明顯提高。點蝕電位是鈍化膜開始發生擊穿破壞的電位,是不銹鋼重要的電化學性能指標,它直接決定著不銹鋼耐點蝕性能的好壞。


③. XPS分析


  處理后的鈍化膜中鐵的含量減少,鉻和鎳的含雖增加,氧的含量變化不大。由于表面鈍化膜中鉻、鎳元素含量明顯增加,從而提高了304不銹鋼的耐蝕性能。