钼酸根离子对双相不锈钢氢渗透系数的影响

  MoO^2-₄通过与CI^-竞争吸附来延缓点蚀的发生。但是，关于MoO^2-₄对氢渗透的影响的研究尚未有相关报道。浙江至德钢业有限公司以2205不锈钢和2507双相不锈钢为研究对象，借助氢渗透曲线研究了MoO^2-₄对2205双相不锈钢和2507双相不锈钢氢渗透行为的影响。

 MoO^2-₄加入前后，1050℃/30min固溶处理的2205双相不锈钢的氢渗透曲线图如图6.10所示。

  从图6.10中可以看出，双相不锈钢在盐酸溶液中的氢渗透曲线中，存在H+电流密度，说明有H原子从双相不锈钢中穿过，H原子在双相不锈钢薄片试样另一端被氧化成H+;而在相同的测量时间内，在含有MoO^2-₄的盐酸溶液中，未见H+电流密度，说明H原子此时未能从双相不锈钢薄片的一端穿透至薄片的另一端面。从以上结果可以看出，MoO^2-₄的加入阻碍了氢原子透过双相不锈钢。

  影响双相不锈钢氢扩散的因素包括内在原因（材料本身）和外在原因（如阴极保护、环境）。其中，内在原因具体，材料的微观组织、位错、晶格间隙等，这些因素能够影响氢在材料中的扩散。图6.10的现象说明，MoO^2-₄对2205双相不锈钢氢渗透行为产生了影响。由阴极充氢产生的H原子一部分两两结合成H2从溶液中逸出，另一部分以原子态的形式吸附于双相不锈钢表面，进而进入材料内部。MoO2-4加入溶液中后，会吸附在双相不锈钢表面；而由阴极充氢产生的H原子也会吸附在双相不锈钢表面，两者存在竞争吸附。一方面，MoO^2-₄的加入会在表面吸附形成一层阻挡膜，使得H原子的可吸附位置减少，导致吸附于双相不锈钢表面的H原子数量下降，双相不锈钢表面的H原子浓度降低；另一方面，根据反应式：

  可知，MoO^2-₄在酸性溶液中会发生缩聚生成同多酸盐和H₂O。由于氢在双相不锈钢中的扩散的驱动力为H原子浓度梯度，因此，MoO^2-₄的加入降低了双相不锈钢中的H原子浓度梯度，导致H原子在双相不锈钢中的扩散的驱动力下降，使氢在双相不锈钢中的扩散率降低。

  因此，MoO^2-₄降低H扩散速率的主要方式是钼酸根离子或其反应产物（同多酸盐）与H原子竞争吸附，在试样表面形成一层阻挡膜，阻碍H原子的吸附。

  固溶态为1050℃的2507双相不锈钢在0.4MHCI溶液以及含有0.5M MoO^2-₄的0.4MHCl溶液中的渗氢曲线如图6.11所示。从图6.11(a)中可以看出2507双相不锈钢在0.4MHCl溶液中的阳极电流随着时间的延长而升高，即表明材料中的氢含量随着时间的延长而升高；但是从图6.11(b)可以看出MoO^2-₄存在的情况下随着时间的延长阳极电流并未出现升高的趋势，这表明在试样阴极侧产生的原子氢没有透过试样到达试样的阳极侧，即表示MoO^2-₄对氢在钢中的扩散有着一定的抑制作用，进而能够降低DSS2507双相不锈钢的氢脆敏感性、增强了其耐氢脆能力。

  钼酸盐是一种阳极型无机缓蚀剂，钼酸盐以一定的形式或者浓度存在于介质中，能够起到减缓或防止材料腐蚀的作用。在含有钼酸根离子的介质中，钼酸根离子与试样在阴极侧产生的氢原子存在竞争吸附的作用，导致吸附在试样表面的氢原子数量降低、氢原子浓度梯度下降，降低了氢在双相不锈钢中的扩散驱动力，对H在DSS2507双相不锈钢中的扩散有一定抑制效果。具体表现为在铝酸根离子的作用下，从氢渗透曲线可以看出随着时间的延长阳极电流（i_a)并未出现升高的趋势。