多,阴极侧的传质速度和反应速度对整个反应速度影响的作用小,因此推测阴极反应不会成为支配全反应速度的过程。对于作为阳极反应的不锈钢的活性溶解,只研究了反应速度和支配全反应速度的过程。
根据Ni添加量对在50℃下形成Ar饱和的pH为0.6的HCl水溶液中不锈钢的溶解速率的影响可知,Ni添加量越多,不锈钢在盐酸环境下的溶解速率越慢,A钢(0.2%Ni)为137g/(m2·h), 而F钢(3.0%Ni)为43 g/(m2·h),尤其是,Ni添加量达2%左右时,抑制溶解的效果显著。
根据各种钢在HCl水溶液中浸渍试验所得的阿雷尼厄斯活化能曲线图可知,HCl水溶液环境下活性溶解时的表面活化能为4.12-52.1kJ/mol,比支配整个物料转移的关键环节,如Fe和Cu浸出时的金属络合离子的扩散等普通值4-25.1kJ/mol还要大,由此暗示着不锈钢在HCl水溶液环境下的活性溶解是支配化学反应的关键环节。另外,不同Ni添加量形成的阿雷尼厄斯活化能曲线图的斜率差异几乎看不到,由此可以认为,添加Ni不会使支配活性溶解的全反应速度的过程发生变化。
在干燥-湿热的盐分的实际环境下的缝隙腐蚀中,虽然溶液的更换受限于缝隙结构和腐蚀生成物,但不可否认它是支配全反应速度的过程,它可以维持侵蚀孔内部的低pHd和高Cl-环境。这与CCT中缝隙腐蚀成长速度基本保持不变不矛盾。因此,根据HCl水溶液环境的浸渍试验计算所得的溶解速率,对CCT的缝隙腐蚀中的侵蚀孔的成长速度进行了整理和研究。
3.4 添加Ni抑制缝隙发生腐蚀的机理
在干燥-湿热的盐分环境下缝隙腐蚀的最大侵蚀位置中的侵蚀孔是半球状,即使在腐蚀进行后,其形状也能保持不变。另外,极值解析所得的表示最大侵蚀的侵蚀孔在深度方向的成长速度基本不变。因此,根据不同的缝隙环境,可以认为只要维持侵蚀孔内低pH和高Cl-环境,侵蚀就会以一定成长速度进行,它与侵蚀孔内部表面积无关。
此时,最大侵蚀深度与溶解速率成正比。根据极值解析推测所得的最大侵蚀深度和溶解速率的关系可知,溶解速率越慢,推测的最大侵蚀深度越浅,两者存在着直线关系。
根据以上结果,可以认为添加Ni可以改善铁素体不锈钢在干燥-湿热的盐分环境下的耐缝隙腐蚀性,这是因为它可以抑制侵蚀孔在成长过程中的活性溶解。
4 结语
通过CCT和极值解析,研究了添加Ni对铁素体不锈钢在干燥-湿热的盐分环境下耐缝隙腐蚀的影响。尤其是,根据缝隙发生过程,将其分为缝隙发生的潜伏期和成长期,通过假设的缝隙发生的各个过程的电化学试验和浸渍试验,对改善耐缝隙腐蚀性的机理进行了研究。研究获得的主要结果如下。
1)Ni的添加量越多,CCT中的缝隙腐蚀面积率越低,侵蚀深度越浅。
2)Ni的添加量越多,表示最大侵蚀的侵蚀孔的扁平率越大,即使在试验循环后也是一样的。添加Ni后侵蚀孔会向大而浅的形状变化,即使在腐蚀进行后也维持不变。
3)虽然Ni的添加量不同,脱钝化pHd只下降一点点,但Ni添加量超过1.4%时,看不到有大的差异。可以认为,添加Ni对缝隙腐蚀中的侵蚀孔发生过程影响小。
4)Ni的添加量越多,HCl环境下的溶解速率越低。尤其是,当Ni的添加量达到2%左右时,可以抑制溶解。
5)根据极值统计推定的最大侵蚀深度和材料的溶解速率成正比。添加Ni可以改善铁素体不锈钢在干燥-湿热的盐分环境下的耐缝隙腐蚀性,这是因为通过减小酸性环境下的溶解速率能有效抑制缝隙侵蚀孔的成长所致。(廖建国)