当异种金属浸于同种电解质溶液中时,每种金属都将建立起自身的腐蚀电位Ecorr(自然电位)。将电极电位值不同的两种金属彼此偶合,电位更正的金属将成为阴极,电位更负的金属将成为阳极,从而形成电偶电池。


 腐蚀电位正的金属与腐蚀电位负的异种金属构成电偶对时,就可能使腐蚀电位负的发生阳极过程。它们偶合后有一个混合电位值,此电位值随阴阳极金属面积比而异,可能接近电位正的金属或接近电位负的金属。根据这种电化学的电偶腐蚀原理评价不锈钢钝化膜在强酸介质中的自钝能力。


 维尼纶醛化机受槽、筛网、托辊等设备采用的材料为304不锈钢 或 SUS 36 不锈钢等,在工业生产过程中,当钝态表面被局部破坏,存在着小面积活态和大面积钝态的电偶对,胡肆福等人用饱和甘汞电极作参比来测定活态、钝态偶合的电偶电位,并研究它们的自钝能力。



1. 电偶法的实验过程


a. 强酸介质


  强酸介质取自维尼厂现场生产用的醛化液,其成分见表6-19,温度为70℃。


表 19.jpg


  溶液中铁离子(Fe3+)由设备腐蚀带来,氯离子由试剂和水质带来。


b. 试样制备


  304不锈钢和SUS 36不锈钢分别加工成0.2c㎡、0.4c㎡、0.8c㎡、1.0c㎡、2.0c㎡、3.0c㎡、4.0c㎡、6.0c㎡、10.0c㎡、20.0c㎡、30.0c㎡等不同面积比的圆柱形试样和2.5c㎡、7.5c㎡、15.0c㎡、20.0c㎡、22.5c㎡、25.0c㎡、50.0c㎡等不同面积比的长方形试样,多余部分用环氧树脂封涂,80℃温度固化。


  活态试样经1000号(4/0)金相砂纸打磨至镜面状态,用酒精擦拭,蒸馏水冲洗,滤纸吸干后放入干燥器待用。


  不锈钢钝态试样抛光洁净后,经 -550mV(相对于SCE)阴极活化,再进行阳极钝化处理。SUS 36不锈钢钝态采用厂家处理的原始钝化膜。


c. 实验方法


 实验槽液温度恒控70℃,在静止条件下进行实验。参比电极采用饱和甘汞电极,盐桥过渡,放置于活态、钝态电极之间各相距1cm。电极电位检测采用高阻数字电压表。


 304不锈钢和 SUS 36不锈钢活态试样在槽液中分别进行-550mV和-350mV的阴极活化处理,各自测定活态、钝态试样的自腐蚀电位,然后偶合5分钟,检测偶合电位。



2. 不锈钢钝化膜电偶法评价方法


a. 运用临界值的评价。


 不锈钢钝态-活态面积比有一个临界值,由于电偶电池的作用,当小于这监男值时,大面积的钝态表面被活化腐蚀;当大于临界值时,不锈钢局部活态表面将自动进行钝化状态,从而有效的抗蚀性能。


b. 304不锈钢钝态-话态面积比(临界值)对不锈钢腐蚀的影响


 304不锈钢在维尼纶酸化液中,活态试样Ecm为-300mV,钝态试样 Ecorr为400mV,当钝态活态面积比≥45时,电偶对的偶合电位为352mV以上,测量数据见表6-20。


表 20.jpg


 不锈钢的抗腐蚀性能是由于其表面能形成一层具有保护性的钝化膜,然而这层钝化膜若是遭到破损而又缺乏自钝化的条件和能力时,不锈钢就会处于活化电位状态而导致腐蚀的发生。


  304不锈钢钝态-活态面积比小于45倍,由于电偶电流的作用,表面钝化膜遭到破损,不锈钢表面进入活化状态,见图6-17两种不锈钢的钝态-活态面积比与电偶电位的关系。由图可见,当304不锈钢钝态-活态面积比≥45倍时,由于电偶对的电化学极化,小面积的活态不锈钢均被阳极极化到钝态电位,阻止了活态不锈钢腐蚀行为的发生。


图 17.jpg



3. SUS 36不锈钢钝态-活态面积比对不锈钢腐蚀的影响


 SUS 36不锈钢在维尼纶醛化液中,活态试样 Ecorr为-200mV,原始钝态试样 Ecorr为300mV,当钝态-活态面积比≥50时,电偶对的偶合电位为200mV以上,测量数据见表6-21。


表 21.jpg


 SUS 36不锈钢钝态-活态面积小于50倍,表面钝化膜遭到破损,不锈钢进行活化状态,见图6-17。当其钝态-活态面积大于50倍时,由于电偶对的电化极化,小面积的活态不锈钢均被阳极极化到钝态电位,阻止了活态不锈钢腐蚀。