當異種金屬浸于同種電解質(zhì)溶液中時,每種金屬都將建立起自身的腐蝕電位Ecorr(自然電位)。將電極電位值不同的兩種金屬彼此偶合,電位更正的金屬將成為陰極,電位更負的金屬將成為陽極,從而形成電偶電池。
腐蝕電位正的金屬與腐蝕電位負的異種金屬構(gòu)成電偶對時,就可能使腐蝕電位負的發(fā)生陽極過程。它們偶合后有一個混合電位值,此電位值隨陰陽極金屬面積比而異,可能接近電位正的金屬或接近電位負的金屬。根據(jù)這種電化學的電偶腐蝕原理評價不銹鋼鈍化膜在強酸介質(zhì)中的自鈍能力。
維尼綸醛化機受槽、篩網(wǎng)、托輥等設(shè)備采用的材料為304不銹鋼 或 SUS 36 不銹鋼等,在工業(yè)生產(chǎn)過程中,當鈍態(tài)表面被局部破壞,存在著小面積活態(tài)和大面積鈍態(tài)的電偶對,胡肆福等人用飽和甘汞電極作參比來測定活態(tài)、鈍態(tài)偶合的電偶電位,并研究它們的自鈍能力。
1. 電偶法的實驗過程
a. 強酸介質(zhì)
強酸介質(zhì)取自維尼廠現(xiàn)場生產(chǎn)用的醛化液,其成分見表6-19,溫度為70℃。
溶液中鐵離子(Fe3+)由設(shè)備腐蝕帶來,氯離子由試劑和水質(zhì)帶來。
b. 試樣制備
304不銹鋼和SUS 36不銹鋼分別加工成0.2c㎡、0.4c㎡、0.8c㎡、1.0c㎡、2.0c㎡、3.0c㎡、4.0c㎡、6.0c㎡、10.0c㎡、20.0c㎡、30.0c㎡等不同面積比的圓柱形試樣和2.5c㎡、7.5c㎡、15.0c㎡、20.0c㎡、22.5c㎡、25.0c㎡、50.0c㎡等不同面積比的長方形試樣,多余部分用環(huán)氧樹脂封涂,80℃溫度固化。
活態(tài)試樣經(jīng)1000號(4/0)金相砂紙打磨至鏡面狀態(tài),用酒精擦拭,蒸餾水沖洗,濾紙吸干后放入干燥器待用。
不銹鋼鈍態(tài)試樣拋光潔凈后,經(jīng) -550mV(相對于SCE)陰極活化,再進行陽極鈍化處理。SUS 36不銹鋼鈍態(tài)采用廠家處理的原始鈍化膜。
c. 實驗方法
實驗槽液溫度恒控70℃,在靜止條件下進行實驗。參比電極采用飽和甘汞電極,鹽橋過渡,放置于活態(tài)、鈍態(tài)電極之間各相距1cm。電極電位檢測采用高阻數(shù)字電壓表。
304不銹鋼和 SUS 36不銹鋼活態(tài)試樣在槽液中分別進行-550mV和-350mV的陰極活化處理,各自測定活態(tài)、鈍態(tài)試樣的自腐蝕電位,然后偶合5分鐘,檢測偶合電位。
2. 不銹鋼鈍化膜電偶法評價方法
a. 運用臨界值的評價。
不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積比有一個臨界值,由于電偶電池的作用,當小于這監(jiān)男值時,大面積的鈍態(tài)表面被活化腐蝕;當大于臨界值時,不銹鋼局部活態(tài)表面將自動進行鈍化狀態(tài),從而有效的抗蝕性能。
b. 304不銹鋼鈍態(tài)-話態(tài)面積比(臨界值)對不銹鋼腐蝕的影響
304不銹鋼在維尼綸酸化液中,活態(tài)試樣Ecm為-300mV,鈍態(tài)試樣 Ecorr為400mV,當鈍態(tài)活態(tài)面積比≥45時,電偶對的偶合電位為352mV以上,測量數(shù)據(jù)見表6-20。
不銹鋼的抗腐蝕性能是由于其表面能形成一層具有保護性的鈍化膜,然而這層鈍化膜若是遭到破損而又缺乏自鈍化的條件和能力時,不銹鋼就會處于活化電位狀態(tài)而導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。
304不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積比小于45倍,由于電偶電流的作用,表面鈍化膜遭到破損,不銹鋼表面進入活化狀態(tài),見圖6-17兩種不銹鋼的鈍態(tài)-活態(tài)面積比與電偶電位的關(guān)系。由圖可見,當304不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積比≥45倍時,由于電偶對的電化學極化,小面積的活態(tài)不銹鋼均被陽極極化到鈍態(tài)電位,阻止了活態(tài)不銹鋼腐蝕行為的發(fā)生。
3. SUS 36不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積比對不銹鋼腐蝕的影響
SUS 36不銹鋼在維尼綸醛化液中,活態(tài)試樣 Ecorr為-200mV,原始鈍態(tài)試樣 Ecorr為300mV,當鈍態(tài)-活態(tài)面積比≥50時,電偶對的偶合電位為200mV以上,測量數(shù)據(jù)見表6-21。
SUS 36不銹鋼鈍態(tài)-活態(tài)面積小于50倍,表面鈍化膜遭到破損,不銹鋼進行活化狀態(tài),見圖6-17。當其鈍態(tài)-活態(tài)面積大于50倍時,由于電偶對的電化極化,小面積的活態(tài)不銹鋼均被陽極極化到鈍態(tài)電位,阻止了活態(tài)不銹鋼腐蝕。