甲酸浓度对316L不锈钢腐蚀钝化?活化转变行为的影响

为深入认识316L不锈钢在甲酸溶液中的钝化-活化转变行为,在90 ℃、质量分数为0~30%的甲酸溶液中对316L不锈钢进行全浸试验和阳极极化曲线测试。研究了甲酸质量分数对316L不锈钢腐蚀速率、腐蚀形貌、开路电位、初始钝化电位、临界电流密度、钝化电流密度和钝化膜破裂电位的影响规律,分析了H+ 和HCOO? 含量对活化区、过渡区和钝化区阳极反应的影响机制。结果表明,316L不锈钢在甲酸溶液中发生非均匀的全面腐蚀。当甲酸质量分数达到30%、腐蚀速率为1.2×10?3 mm·a?1时,316L不锈钢就具有明显的钝化?活化转变。随着甲酸质量分数增加,316L不锈钢的初始钝化电位正移、临界电流密度增大、钝化电流密度增大、钝化膜破裂电位负移。甲酸溶液中H+ 和HCOO? 含量的增加,会加速316L不锈钢活性溶解,抑制钝化膜生长,促进钝化-活化转变。      

冷弯加工对国产301L不锈钢耐点蚀性能的影响

采用化学浸泡法、电化学测试研究了冷弯加工前后轨道交通装备用国产301L高强不锈钢腐蚀行为,并对化学腐蚀和电化学腐蚀后样品的表面进行扫描电镜和能谱分析。化学浸泡法结果表明,冷弯后的国产301L高强不锈钢在50℃的6%（质量分数）FeCl3溶液中浸泡72h后发生了明显的点蚀,腐蚀速率随时间的延长而迅速增大,72h后腐蚀速率达到128.5g/(m2·h)。电化学测试结果表明,国产301L高强不锈钢经过冷弯加工后,在3.5%（质量分数）NaCl溶液中的点蚀电位下降365mV,钝化区宽度减小150mV,增加了点蚀敏感性。     

外加拉应力对13Cr马氏体不锈钢的腐蚀行为影响

采用电化学测试手段(开路电位、交流阻抗谱及动电位极化曲线测试), 结合接触角测试及体视显微镜微观形貌观察探究在80 g·L-1 NaCl溶液中拉应力对L80-13Cr马氏体不锈钢钝化膜溶解与再修复机制的影响.结果表明, 拉应力大小与L80-13Cr的钝化特性存在正相关关系.随着外加拉应力的增大, L80-13Cr马氏体不锈钢的开路电位负移, 电子转移电阻减小, 线性极化电阻减小, 反应速率随着拉应力的增大而增大.而L80-13Cr马氏体不锈钢在高电位下再钝化形成的钝化区会缩短, 自腐蚀电位降低, 维钝电流密度增加.接触角测试和体视显微镜微观形貌观察发现, 拉应力使得表面接触角减小, 不锈钢表面容易发生点蚀.外加拉应力使得L80-13Cr马氏体不锈钢的表面能增加, 促进钝化膜的溶解, 并且抑制钝化膜的再生, 导致材料耐蚀性降低.      

表面状态对核级316LN不锈钢电化学腐蚀行为的影响

表征了打磨态和机械抛光态316LN不锈钢表面的粗糙度、表面残余应变和表面电子功函数的分布,并研究了打磨态和机械抛光态样品在硼酸盐溶液中电化学腐蚀行为的差异.与机械抛光态316LN不锈钢相比,打磨处理后样品表面较为粗糙,且表面的微观残余应变较大,近表面产生约50μm的加工硬化层.表面粗糙度和微观应变的增加引起打磨态表面电化学活性的增大,从而促进316LN不锈钢在硼酸盐溶液中腐蚀.机械抛光处理降低了表面钝化膜的载流子密度(供体和受体),并增大了钝化膜的阻抗,提高了钝化膜的致密性和保护性,能够有效抑制金属的进一步腐蚀.      

热处理对SLM-316L不锈钢组织结构及钝化行为的影响机制

对SLM-316L不锈钢在900℃下进行不同时间的热处理,结合热处理后SLM-316L不锈钢的组织结构和腐蚀行为研究,揭示了SLM-316L不锈钢在900℃热处理过程中组织结构的演变规律以及其对钝化行为的作用机制.研究结果表明,900℃热处理时,在组织结构方面,SLM-316L不锈钢晶粒的基本形状和尺寸没有明显变化,但是随着保温时间延长,SLM-316L不锈钢中的位错和亚晶界逐渐消失,同时伴有MnS颗粒物沿晶界析出;在耐蚀性能方面,热处理对SLM-316L不锈钢的耐蚀性能产生重要影响,在含有NaCl的缓冲溶液中,SLM-316L不锈钢的点蚀电位随着保温时间延长逐渐降低,同时电化学阻抗逐渐减小;此外,在钝化膜性质方面,不同热处理时间试样上形成的钝化膜有明显差异,随着保温时间延长,SLM-316L不锈钢钝化膜的厚度逐渐减小,载流子的密度以及扩散系数变大.最后,通过构建不锈钢钝化膜能带结构和空间电荷层的理论模型,讨论了热处理对SLM-316L不锈钢钝化行为的影响机制.     

表面处理对海洋工程用316L不锈钢耐点蚀性能的影响

316L不锈钢为常用的耐蚀合金材料,然而其在海洋大气环境服役时易遭受点腐蚀而发生失效。通过点腐蚀速率、临界点蚀温度、点蚀电位、极化曲线测试等评价方法,对经过不同表面处理(光亮退火、抛光、酸洗钝化)后的316L不锈钢的耐点蚀性能进行测试分析。结果表明,不同表面处理对316L不锈钢的临界点蚀温度影响不大,但会使点腐蚀速率、点蚀电位有所差异;在测试条件下,抛光及酸洗钝化均可有效提高316L不锈钢的耐点蚀性能,其中酸洗钝化态的耐点蚀性能最好,因此建议对海洋工程用316L不锈钢产品在使用前进行酸洗钝化处理。     

Mo对TiC/316L复合材料耐蚀性的影响及作用机制

基于浸泡腐蚀实验和极化曲线实验,研究Mo对TiC/316L不锈钢复合材料耐腐蚀性能的影响,分析Mo在该复合材料抗腐蚀中的作用机制。结果表明:Mo的添加有助于降低复合材料在H2SO4溶液中的腐蚀速率,提高其耐腐蚀性能,因为Mo可提高不锈钢的钝化能力,在钢的表面形成含Mo的钝化膜;同时,Mo的添加可改善TiC/316L复合材料在NaCl溶液中的抗点蚀能力。与浸泡实验类似,Mo一方面以钝化膜的形式发挥作用;另一方面,Mo可促进复合材料的致密化,对Cl-离子的侵蚀起到一定的阻碍作用。     

固溶处理对选区激光融化316L不锈钢晶间腐蚀性能行为的影响机制

选区激光融化316L不锈钢(SLM-316L不锈钢)常采用固溶处理进行组织优化、消减残余应力,以获得优异综合性能.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀行为与其组织结构有较高的依赖性,因此固溶处理会提高SLM-316L不锈钢的晶间腐蚀性能.然而,固溶处理对SLM-316L不锈钢晶间腐蚀行为的影响规律和机制目前尚不清晰.基于此,本文首先对SLM-316L不锈钢进行1150℃固溶处理,随后采用SEM、EBSD、TEM等分析其组织结构特征和纳米氧化物颗粒形貌,最后采用双环电化学再活化和过硫酸铵电解试验研究其晶间腐蚀行为.主要结论如下：固溶处理后SLM-316L不锈钢发生再结晶,形成规则形状等轴晶粒及退火孪晶;纳米氧化物颗粒粗化,晶界处最大尺寸能够达到微米级,同时氧化物颗粒的类型也从菱矿石结构的MnSiO₃转变为尖晶石结构CrMn₂O₄;固溶处理导致SLM-316L不锈钢晶间腐蚀性能下降,伴随着敏化时间的延长,晶间腐蚀类型从台阶状转变为沟状.     

表面纳米化316L不锈钢在酸性介质中腐蚀性能的研究

采用表面机械研磨处理(SMAT)在316L不锈钢上制备出纳米结构表层,研究表层纳米化组织的腐蚀性能. 结果表明:经过60 min SMAT后,样品表面形成了一定厚度的纳米表层.显微组织. 由晶粒尺寸为10～30 nm的双相组织(马氏体和奥氏体)组成. 表层腐蚀性能在c(H2SO4)=0.05 mol/L和c(Na2SO4)=0.25 mol/L构成的腐蚀介质中下降.     

304不锈钢在稀硫酸溶液中的腐蚀行为探讨

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和全浸试验研究了304不锈钢在硫酸溶液中的腐蚀行为。试验结果表明:在浓度5%的硫酸溶液中,304不锈钢出现3个自腐蚀电位,分别为-0.38V、-0.14V和0.0V,为不稳定体系;电化学阻抗谱中钝化膜电阻为228.7Ω·cm2,表明不锈钢耐蚀性主要由表面钝化膜提供;浸泡试验发现在低于50%的硫酸浓度下,不锈钢的腐蚀速率随着硫酸浓度的增加而增大。     

晶粒尺寸对Cr-Ni奥氏体不锈钢在硝酸中晶间腐蚀敏感性的影响

通过在含400 mg/L Cr6++40%硝酸溶液中浸没试验和电化学试验,发现随晶粒尺寸的减小,Cr-Ni奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性随之增加,但当晶粒尺寸小于临界晶粒尺寸时,晶间腐蚀敏感性开始降低。过钝化电位数值与晶粒尺寸无直接关系,与材料本身特性有关,极化后的表面腐蚀形貌与浸没试验结果相一致。     

金属注射成形气雾化和水雾化316L不锈钢耐蚀性

对气雾化和水雾化316L不锈钢粉末进行注射成形和烧结,对烧结体的耐蚀性进行了测试和评价。结果表明通过控制烧结气氛,优化烧结温度,可以使烧结体具有较低的氮氧含量和较高的烧结密度,从而获得良好的耐蚀性。用5%HCl浸泡腐蚀和Ferroxyl腐蚀评级方法评定烧结不锈钢的耐蚀性,研究结果表明烧结水雾化316L不锈钢耐蚀性优于气雾化316L不锈钢。阳极极化曲线表明水雾化316L不锈钢烧结体在浓度为0.05 mol/L的硫酸中发生钝化,维钝电流约为10-4A/cm2。     

表面纳米化工业纯钛组织性能研究

采用表面机械研磨处理(SMAT)实现工业纯钛的表面纳米化,利用金相显微镜(OM)、显微硬度计对其微观组织及显微硬度进行表征、测定;利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),结合X射线光电子能谱分析(XPS)技术,研究了表面纳米化工业纯钛在Hank's人工模拟体液中的腐蚀行为。结果表明:SMAT处理工业纯钛表层晶粒尺寸达到纳米级,从表层到基体晶粒尺寸由小到大呈梯度分布,其表层显微硬度明显提高,并由表层逐步降低至基体硬度。SMAT处理工业纯钛的自腐蚀电位较原始工业纯钛正移,腐蚀电流密度较原始工业纯钛低,其EIS高频容抗弧半径较原始试样大,表现出更稳定的钝化现象。表面纳米化过程中产生的高密度晶界和位错为Ti~(4+)提供了更多的扩散通道,有助于表面产生稳定的保护钝化膜,提高其耐蚀性。XPS分析结果表明,SMAT处理工业纯钛钝化膜的主要成分为Ti O_2。     

TWIP不锈钢层错能计算、塑韧性和耐蚀性能研究

添加Cr元素设计具有形变诱导孪生效应(twinning-induced plasticity, TWIP)的高强不锈钢,采用亚点阵晶格模型运用Matlab计算得到设计合金层错能(stacking fault energy, SFE)为37.65 mJ/m~2。通过(900～1 200)℃×1 h热处理发现晶粒尺寸、退火孪晶数量、初始晶粒尺寸和孪晶片层厚度均随着固溶温度的升高而增加;观察拉伸断口剖面发现在大晶粒中形变孪晶数量多相互交错程度高,形变孪晶不断切割奥氏体晶粒使得材料发生大的无颈缩延伸,应变硬化平台(θ=0)出现较早,随着应变增大,高固溶温度下的混晶组织使得该平台呈交替出现。固溶温度从900℃升高至1 200℃,原始奥氏体晶粒尺寸由25.1μm增大至64.91μm时,冲击吸收功由231 J减少至202 J,断裂方式为韧性断裂,强塑积由47 GPa·%增至69 GPa·%。通过动电位极化曲线分析实验钢在3.5%(质量分数)NaCl中的具有相对较低的腐蚀电位(E_(corr)=-302 mV)和腐蚀电流密度(I_(corr)=1.03×10~(-6) A/cm~2),观察分析夹杂物容易成为点蚀诱发源,腐蚀过后观察到其表面产生大量的腐蚀坑洞。     

2507双相不锈钢在SO2污染模拟海水中的腐蚀行为

采用开路电位、电化学阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky曲线和浸泡腐蚀实验研究了2507双相不锈钢在含不同浓度(0,0.001和0.01 mol·L-1)NaHSO₃模拟海水中的腐蚀行为. 研究表明:开路电位随NaHSO₃浓度的增加而负移,腐蚀倾向增大;电荷转移电阻R_t随浓度的增加而减小,耐蚀性降低;2507不锈钢的腐蚀形态为局部腐蚀,点蚀程度随浓度升高有所加剧,腐蚀速率随浓度的增加而增大;Mott-Schottky曲线和成膜后电化学阻抗谱测试表明,NaHSO₃的加入增加了2507不锈钢表面钝化膜的点缺陷浓度,降低了钝化膜的稳定性,电荷转移阻力减小,腐蚀更容易发生. 这可能归因于NaHSO₃的加入增加了模拟海水的酸度,并随NaHSO₃浓度的增加促进了不锈钢表面钝化膜的破坏.      

硫对316L不锈钢夹杂物和耐点蚀性的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和图像分析仪等手段,研究了硫含量对316L不锈钢组织和夹杂物的影响,并利用氯化铁浸泡试验和电化学极化曲线研究了硫对316L不锈钢耐点蚀性的影响。结果表明,硫加入在316L钢中主要以硫化锰夹杂物的形式存在。随着硫含量的增加,钢中硫化物的级别和含量都逐渐增加,硫化物的分布越来越密集,当硫质量分数超过0.1%后,试样中的硫化物夹杂数量急剧增加。当硫质量分数达到0.199%后,钢中硫化物多以纺锤状存在,大量纺锤状硫化物细化了316L钢的晶粒。316L不锈钢的点腐蚀失重速率随硫含量的增加而增加,点蚀电位逐渐下降,但当硫质量分数达到0.199%后,316L不锈钢点蚀电位有所回升,这可能与试验钢晶粒细化有关,有待进一步研究。     

敏化型304不锈钢在约100℃硫酸钠溶液中的晶间应力腐蚀断裂

用板材拉伸试样在５０－１２５℃０．０１ＭＮａ２ＳＯ４溶液中研究了恒载荷、低应变速率下敏化型３０４（ＵＮＳ２３０４００）不锈钢的晶间应力腐蚀断裂（ＩＧＳＣＣ）敏感性。在１２５℃，晶间应力腐蚀断裂的敏感性主要处于钝化区的中部，ＩＧＳＣＣ的临界电位（Ｅｃｒｉｔ）接近于钝化电位，这与以前在１５０℃下的试验结果一致。但在７５℃和１００℃，ＩＧＳＣＣ却存在于活化到钝化的过渡电位区域内。在钝化电位以上，迟管测试     

电火花表面改性对AZ91D镁合金电弧喷涂铝涂层耐蚀性的影响

通过电弧喷涂/电火花沉积复合工艺在AZ91D镁合金表面制备了耐蚀性涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、电化学测试和浸泡实验等研究手段,研究了电弧喷涂/电火花沉积复合涂层的结构及耐腐蚀性能,并对涂层腐蚀机制进行了分析。结果表明:经电弧喷涂/电火花沉积复合处理后,E corr=-1.33 V,较基体和喷涂铝涂层试样分别正移约280,40 mV,腐蚀倾向性有所降低;点蚀电位为-0.704 V,较电弧喷涂铝涂层试样提高约60 mV,点蚀敏感性有所降低;电弧喷涂铝涂层试样的钝化电流i pass=4.6×10-3A·cm-2,电弧喷涂/电火花沉积处理试样的ipass=3.2×10-5A·cm-2,经电火花表面改性后,涂层钝化膜自修复能力大幅增强;在3.5%NaCl溶液中,经36 h浸泡试验后,电弧喷涂铝涂层试样表面出现直径达150μm的点蚀坑;而电弧喷涂/电火花沉积复合涂层表面仅出现直径约5~8μm的点蚀坑,涂层发生的主要为亚稳态点蚀。     

耐腐蚀涂层Cr_2N在质子交换膜燃料电池中的应用性能研究

采用固体粉末包埋工艺在316L不锈钢双极板上沉积Cr_2N涂层,通过动电位和恒电位极化测试研究了Cr_2N涂层的耐腐蚀性,并测量了界面接触电阻(ICR)和接触角。结果表明,与316L不锈钢相比,在1 100℃下沉积的Cr_2N涂层表现出较好的物相形貌、耐腐蚀性和较低的ICR值;Cr_2N涂层的腐蚀电流密度在0.84 V(vs.SHE)下约5.01×10~(-8) A/cm~2,比316L不锈钢低了三个数量级;Cr_2N涂层的ICR值在150 N/cm~2时为8.7 mΩ·cm~2,约为316L不锈钢的1/8;Cr_2N涂层致密、平滑、连续,其阻抗和相位角在电解质溶液中变化较小,能够阻止SO■、F~-向基底渗透,起到有效的防腐作用。此外,Cr_2N涂层还可以改善双极板的疏水性,在沉积Cr_2N涂层后,不锈钢双极板的接触角从79.7°提升到105.7°。Cr_2N涂层是用于质子交换膜燃料电池的316L不锈钢双极板的理想保护层。     

SO2-4对含Cl-溶液中316 L奥氏体不锈钢钝化行为及点蚀行为的影响

利用动电位极化、电化学阻抗、恒电位极化以及恒电流极化等电化学测试手段,并结合扫描电镜进行点蚀形态观察,探究了含Cl-溶液中SO₄2-浓度对316L奥氏体不锈钢的钝化行为及点蚀行为的影响.结果表明,含Cl-溶液中SO₄2-的加入能够使316L不锈钢钝化区变宽,使点蚀电位变正,维钝电流密度降低,进而提高316L的耐点蚀能力.但是在点蚀发生后,随着SO₄2-浓度的升高,点蚀内部和边缘形态表现出更为复杂的趋势,蚀坑的周长面积比明显增大.