为了提高不锈钢的抗腐蚀能力,可采取以下措施:
1. 使不锈钢的表面形成稳定的钝化膜。钝化是由于金属与介质的作用而生成一层很薄的保护膜,保护膜的存在阻碍了阳极过程的进行,因而提高了金属的化学稳定性。在钢中含有铬后,钝化膜中也含有铬。钢中铬含量越高,膜中的铬含量也越高,这将会增加膜的稳定性,其厚度在1nm以上。因此不锈钢的耐蚀性主要是由于厚度约1nm以上的富铬的氧化物薄膜引起的。介质的类型及钢中的其他元素都会影响钝化膜的稳定性。
2. 使不锈钢得到单一的固溶体组织。例如,18Cr-8Ni奥氏体不锈钢只有经过固溶处理获得单一均匀的奥氏体组织,才具有高的耐腐蚀性能。
3. 提高固溶体的电极电位。金属的耐蚀性与介质的种类、浓度、温度、压力等条件都有密切的关系,而介质的氧化能力影响最大。
对大气、水蒸气、水和其他弱腐蚀介质,只要固溶体中的铬含量在10%~12%就可以保证不锈钢的耐蚀性,如水压机阀门、汽轮机叶片、水蒸气管子零件等都可用Cr13型不锈钢。
在氧化性酸中,如硝酸(NO-3具有氧化性),由于有足够的氧,可使钢在短期内达到钝化状态。但是由于酸中含有的H+为阴极去极化剂,如果H+含量高,阴极去极化作用加强。铬含量刚超过12%还不能保证有稳定的钝化状态,所以在沸腾硝酸中,1Cr13不锈钢是不耐蚀的,而铬含量为17%~30%的Cr17~Cr30钢在0%~65%浓度范围内是耐蚀的(图9.3)。这是因为随着钢中铬含量的提高,在氧化膜中Cr/Fe升高,含高铬的氧化膜在硝酸中具有很好的稳定性。在生产硝酸和硝酸铵工业中,硝酸的浓度为10%~50%,温度约60℃,含铬约17%的Cr17、1Cr18Ni9Ti等钢都能满足耐蚀性的要求。
在稀硫酸等非氧化性酸中,由于SO2-4不是氧化剂,而溶于介质中的氧含量较耐蚀的。为了提高不锈钢的耐蚀性,可以增加镍和加入钼、铜等元素,增加铬则是有害的。钥、铜、镍这几种元素在该介质中的腐蚀速率很小,加少量这类元素于不铸钢中后,这些活性阴极元素可以促进钟化。一些在硫酸中耐蚀性很高的钢种也含较高的钼和铜。
在强有机酸中,一般铬不锈钢和CH18-Xi8 奥氏体不锈钢均不耐蚀。在这种情况下,选择Cr-Mn型不锈钢比选择Cr-Ni型不锈钢更有优越性。在此基础上再加入2%~3%Mo、1%~2%Cu,使钢容易达到钝化状态。
在含有氯离子的介质中,由于氯离子能破坏铬不锈钢表面的钝化膜,将钢表面暴露出来形成微阳极,而未被破坏的地方成为微阴极,组成了微电池,于是加速了局部区域的腐蚀,形成点蚀。
到目前为止,还没有一种不锈钢能抵抗所有介质的腐蚀,因此必须根据钢种的特点,结合各种影响因素全面考虑,否则不锈钢便不能产生应有的耐蚀效果。