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不锈钢的点蚀原理和防止点蚀的办法
时间:2022-11-22 17:12    来源:    作者:小编
 

点蚀又叫做小孔腐蚀、点蚀或坑蚀。它是金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微,但在局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的一种腐蚀破坏形式。有些蚀孔孤立存在,有些蚀孔却紧凑地连在一起,看上去像一片粗糙的表面。蚀孔可大可小,但一般都比较小,如下图不同点蚀坑的截面图,就尺寸大小而言,蚀孔的深度一般等于或大于蚀孔的直径。点蚀是双相不锈钢最有害的腐蚀形态之一。蚀孔往往又是应力腐蚀裂纹和腐蚀疲劳裂纹的起始部位。

点蚀原理:不锈钢表面的钝化膜由于不锈钢中存在的缺陷、夹杂和溶质等的不均一性,使钝化膜在这些地方较为脆弱,在特定的腐蚀性溶液中容易被破坏,破坏的部分便成为活化的阳极,周围区成为阴极区,两者的面积比非常小时,阳极的电流密度很大,活性溶解加速,遂成为许多针状的小孔。

 

不锈钢以及其他依赖钝化而耐蚀的金属,在含有特定阴离子(氯离子、溴离子、次氯酸盐离子或硫代硫酸盐离子)的溶液中。只要腐蚀电位(或阳极极化时外加的电位)超过点蚀电位Eb,就能产生点蚀。双相不锈钢点蚀的机制与其他不锈钢相同。

 

点蚀的过程包括蚀孔的形成和长大两个过程。

 

1. 蚀孔的形成阶段钝化膜本来具有新陈代谢和自我修补的机能。使钝化膜在溶液中处于不断溶解和随时形成的动平衡状态。如果溶液中含有Cl-,就会破坏这种平衡,在金属表面的局部地点形成一些小蚀坑(其尺寸多为直径20~30微米)。这些小蚀坑随后也可能得到修复,即发生再钝化,使其不再扩大。这种不再扩大的小蚀坑一般是开放式的。小蚀坑的形成地点虽然可以在光滑表面的任何位置随机分布,但是,如果不锈钢表面上存在硫化物夹杂、晶界碳化物或其他薄弱点。则小蚀坑将优先在这些地方形成。

 

2. 长蚀源的扩大和点蚀的发展阶段试验证明,在点蚀源扩大的最初阶段,溶解下来的金属离子Men+发生水解生成H+:Men+ + nH2O = Me(OH)n + nH+

 

使同小蚀坑接触的溶液层的pH值下降,形成一个强硬性的溶液区,这反过来加速了金属的溶解,使蚀孔扩大、加深。随着蚀孔的加深和形成的腐蚀产物覆盖坑口,使孔内外溶液之间的物质迁移更加固难,孔内金属盐愈益浓缩。这一方面靠其加水分解导致pH值愈益下降;另一方面靠孔内正电荷过剩形成电场,使Cl-借电泳作用通过孔口和腐蚀产物(盖子)的孔隙不断扩散进来,导致Cl-在孔内的富集。

 

这种随着局部腐蚀过程的进行,使闭塞区(蚀境内)愈益酸化的过程叫做“自催化的酸化过程”。蚀孔内溶液的pH值降低和Cl-富集可以达到很严重的程度。蚀孔内的这种强酸环境使蚀孔内壁处于活性态,为阳极;而孔外大片金属表面仍处于钝态,为阴极,构成由小阳极次阴极组成的活性态——钝态电池体系,使蚀孔加速扩大、加深。

 

防止点蚀的办法之钝化防锈:金属经氧化性介质处理后,其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。其钝化机理主要可用薄膜理论来解释,即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用,作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在,通常是氧和金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用,防止金属与腐蚀介质直接接触,从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的效果。