1. 檸檬酸-雙氧水-乙醇鈍化配方及工作條件


  不銹鋼檸檬酸鈍化工藝具有環(huán)保性、安全性、通用性,操作簡(jiǎn)單,維護(hù)方便。費(fèi)用低廉,完全符合可持續(xù)發(fā)展的要求,應(yīng)用前景廣闊,值得廣泛推廣。其配方及工藝條件見(jiàn)表6-6。




2. 鈍化膜的實(shí)驗(yàn)方法


  a. FeCl3浸泡實(shí)驗(yàn)


  參照《不銹鋼三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)方法》(GB/T 17897-999),實(shí)驗(yàn)溫度為50℃,實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1天,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于點(diǎn)蝕嚴(yán)重、均勻腐蝕不明顯的材料,其耐點(diǎn)蝕性可以用腐蝕速率(即單位面積、單位時(shí)間的失重)表示。


  腐蝕速率計(jì)算式為:υ=W0-W1 / St


   式中,υ為腐蝕速率,mg/(c㎡2·d);  W0為實(shí)驗(yàn)前試樣的質(zhì)量,mg;  W1為實(shí)驗(yàn)后試樣的質(zhì)量、mg;  S為試樣的總面積,c㎡;  t為試驗(yàn)時(shí)間,d.  腐蝕介質(zhì)為FeCl3 6%+HCl水溶液 0.05mol/L.


 b. 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)


  參照《不銹鋼點(diǎn)蝕電位測(cè)量方法》(GB/T 17899-1999)。溶液采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的NaCl溶液,實(shí)驗(yàn)溫度為30℃,使用CHI660B型電化學(xué)綜合測(cè)試儀、參比電極為Ag/AgCl電極,輔助電極為鉑電極,掃描速率為1mV/s.將試樣(即工作電極)放入溶液中靜置10min后,測(cè)定其自腐蝕電位。再?gòu)淖愿g電位開(kāi)始對(duì)試樣進(jìn)行陽(yáng)極極化,直至陽(yáng)極電流密度達(dá)到500μA/c㎡為止。以陽(yáng)極極化曲線上對(duì)應(yīng)電流密度為100μA/c㎡的電位中最正的電位值(符號(hào)為E'b100)來(lái)表示點(diǎn)蝕電位。



3. 工藝流程


  砂紙打磨→水洗→超聲波清洗→水洗→酸洗→水洗→鈍化→水洗→干燥。



4.  耐點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果



 a. 316L不銹鋼經(jīng)配方 1#檸檬酸鈍化后的耐點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果


   ①. FeCl3浸泡實(shí)驗(yàn)。


     316L不銹鋼經(jīng)FeCl3浸泡實(shí)驗(yàn)表明,焊縫兩側(cè)氧化皮存在的區(qū)域(熱影響區(qū))發(fā)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕,其他區(qū)域(包括母材區(qū)和焊縫區(qū))則相對(duì)較為完好。


  ②. 電化學(xué)陽(yáng)極極化曲線實(shí)驗(yàn)


    對(duì)316L不銹鋼的母材區(qū)、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)進(jìn)行電化學(xué)陽(yáng)極極化曲線的測(cè)量,具體的點(diǎn)蝕電位值見(jiàn)表6-7。


表 7.jpg



  由表6-7可見(jiàn),316L不銹鋼不同部位耐蝕性能相差很大,母材區(qū)耐點(diǎn)蝕性能最佳,焊縫次之,熱影響區(qū)最差。經(jīng)檸檬酸鈍化后,母材區(qū)和熱影響區(qū)的耐點(diǎn)蝕性能大大提高,焊縫區(qū)的耐點(diǎn)蝕性能略有改善,從而提高了316L不銹鋼的整體耐點(diǎn)蝕性能。


b. 317不銹鋼經(jīng)配方 2#檸檬酸鈍化后的耐點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果


 ①. 三氯化鐵浸泡實(shí)驗(yàn)


 采用正交試驗(yàn)法,結(jié)果見(jiàn)表6-8。


表 8.jpg


 通過(guò)正交試驗(yàn),可得最優(yōu)方案為A1B1C2D3,腐蝕速率為5.1166mg/(c㎡·d),得到最佳鈍化配方2#, 無(wú)鈍化的空白實(shí)驗(yàn)的腐蝕速率為10.157mg/(c㎡·d)。最佳工藝鈍化耐點(diǎn)蝕性比未鈍化的提高了1倍左右。


 ②. 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)


  表6-9為317不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的極化曲線的重要參數(shù)數(shù)值。


表 9.jpg


 從表6-9可知,經(jīng)過(guò)最佳鈍化工藝鈍化后的317不銹鋼的自腐蝕電位和點(diǎn)蝕電位均比未進(jìn)行鈍化的317不銹鋼的大,且點(diǎn)蝕電位提高了1倍左右,即經(jīng)過(guò)最佳鈍化后的317不銹鋼的耐均勻腐蝕性得到了相應(yīng)的提高。




3. 奧氏體不銹鋼經(jīng)配方3#鈍化后的結(jié)果


 ①. 由于本配方只使用檬酸4%,不像其他配方使用氧化劑,鈍化后不銹鋼點(diǎn)蝕電位的重現(xiàn)性不是很好,必須在化學(xué)鈍化后進(jìn)行后處理,50%(體積分?jǐn)?shù))硝酸后處理時(shí)間為10min,鈍化后不銹鋼的點(diǎn)蝕電位達(dá)到1095mV,耐點(diǎn)蝕性能很強(qiáng)。


 ②. 不銹鋼檸檬酸化學(xué)鈍化試樣的XPS分析。所用儀器是Phi5500型X射線光電子能譜儀,激發(fā)源為A1靶,功率為200W。表6-10是不銹鋼鈍化后表面和基體主要金屬元素的原子數(shù)分?jǐn)?shù)分布檢測(cè)結(jié)果。


表 10.jpg


  對(duì)表6-10進(jìn)行分析,可得出鈍化膜主要由金屬氧化物組成,F(xiàn)e和Cr的氧化物在表面鈍化膜中占的比例相當(dāng)。金屬Cr元素主要以Cr2O3的形式存在,同時(shí)還存在于CrO3、CrO2、CrOOH、Cr(OH)3等結(jié)構(gòu)中。金屬Fe元素以Fe3O4的形式存在,同時(shí)還存在于FeO、Fe3O4、Fe2O3、FeOOH等結(jié)構(gòu)中。



4. 304不銹鋼在配方 4#鈍化后的結(jié)果


 ①. FeCl3浸泡實(shí)驗(yàn)


  為了得到優(yōu)越的耐點(diǎn)蝕性能,以便得到最佳鈍化配方及工藝,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到配方4#。實(shí)驗(yàn)溫度在40~60℃范圍內(nèi)對(duì)結(jié)果的影響較小,最佳的腐蝕失重僅為8.2mg/(cm2.d),而鈍化時(shí)間是影響耐蝕性好壞的最主要因素,鈍化時(shí)間為分鐘。


②. 極化曲線


  表6-11為304不銹鋼鈍化前后陽(yáng)極極化曲線參數(shù)。


表 11.jpg


 由表6-11可見(jiàn),經(jīng)鈍化處理的304不銹鋼的耐腐蝕性明顯提高。點(diǎn)蝕電位是鈍化膜開(kāi)始發(fā)生擊穿破壞的電位,是不銹鋼重要的電化學(xué)性能指標(biāo),它直接決定著不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的好壞。


③. XPS分析


  處理后的鈍化膜中鐵的含量減少,鉻和鎳的含雖增加,氧的含量變化不大。由于表面鈍化膜中鉻、鎳元素含量明顯增加,從而提高了304不銹鋼的耐蝕性能。