304不锈钢在蚀孔模拟溶液中的腐蚀行为研究

发布时间：2017-07-30 06:11

  本文关键词：304不锈钢在蚀孔模拟溶液中的腐蚀行为研究

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【摘要】：本文通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱、化学浸泡、开路电位、pH连续监测极化过程、X射线衍射以及三位视频显微镜技术共同研究了304不锈钢在蚀孔模拟溶液中的腐蚀行为,该蚀孔模拟溶液是基于304不锈钢在3.5%NaCl水溶液中点蚀过程产生的浓缩性酸性溶液,模拟了金属离子在蚀孔内部的作用和水解的程度,测定了模拟溶液对304不锈钢点蚀的动力学信息,并对其中的机理进行了探讨,主要研究内容及结果如下:利用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和X射线衍射等研究了304不锈钢在FeCl_3溶液体系中的电化学信号和溶液的化学特征,以此表征Fe~(3+)对304不锈钢点蚀行为变化规律,结果表明,Fe~(3+)水解是因为Fe~(3+)和水中的OH-发生络合作用,溶液pH值随浓度升高呈线性下降趋势,当FeCl_3溶液浓度为3.5 mol/L时,水解出氢离子浓度达到2.421 mol/L;自腐蚀电流密度Jcorr在浓度3.2 mol/L达到最大15.86 mA/cm2,随后浓度至3.5 mol/L时,自腐蚀电流密度不再变化,表明了稳态蚀孔生长后期,主要是受腐蚀产物扩散控制。运用电化学阻抗谱、动电位极化曲线及三维视频显微镜等技术研究了Fe~(2+)对304不锈钢点蚀行为和Fe~(3+)之间的关联,结果表明,随着FeCl2溶液浓度的升高,304不锈钢的自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度逐渐增大,而保护电位负移;当FeCl2溶液浓度至饱和浓度3.5 mol/L,水解出氢离子浓度为0.132 mol/L,自腐蚀电流密度为0.285 mA/cm2;FeCl_3溶液和FeCl2溶液相比较,两者的氢离子浓度差值和自腐蚀电流密度的差值均达到一个数量级,表明了304不锈钢腐蚀过程中,阳极过程为金属的活性溶解,阴极过程主要是氢去极化作用,Fe~(3+)水解程度强于Fe~(2+)水解程度。利用动电位极化曲线、化学浸泡及三维视频显微镜等技术研究了蚀孔内模拟溶液对304不锈钢点蚀的机理进行了探讨。结果表明了金属溶解速率最大的模拟液浓度为2.5 mol/L,2.5 mol/L可能为304不锈钢亚稳态蚀孔向稳态蚀孔过渡的临界浓度;饱和模拟溶液的开路电位最终稳定在-0.345 V,推测稳态蚀孔生长后期,蚀孔底部电位可能是-0.345 V。通过对三种饱和溶液的pH值测定及自腐蚀电流密度的测量,结果是自腐蚀电流密度与氢离子浓度之间的曲线呈正相关,且随溶液浓度降低,金属溶解速度逐渐下降,说明了蚀孔生长过程中,蚀孔内部金属离子呈浓度梯度分布,可能呈现稀释钝化作用。
【关键词】：不锈钢 动电位极化曲线 蚀孔模拟液 水解 pH
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG172
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 不锈钢点蚀概述11-14
• 1.2.1 不锈钢点蚀的形核机理11-12
• 1.2.2 点蚀过程12-14
• 1.3 蚀孔的生长14-17
• 1.3.1 Galvele的局部酸化模型14-15
• 1.3.2 点蚀形貌15-16
• 1.3.3 盐膜16-17
• 1.3.4 蚀孔盖17
• 1.4 点蚀的研究方法17-19
• 1.4.1 极化曲线测量17-18
• 1.4.2 电化学交流阻抗技术18
• 1.4.3 化学浸泡法18
• 1.4.4 电化学噪声测量18-19
• 1.4.5 激光电子散斑干涉技术19
• 1.5 研究内容及意义19-20
• 第2章 实验方法20-25
• 2.1 实验材料20-21
• 2.2 实验介质21-22
• 2.3 实验仪器22
• 2.4 Fe~(3+)水解及其对304不锈钢点蚀行为的影响22-23
• 2.5 Fe~(2+)水解及其对304不锈钢点蚀行为的影响23-24
• 2.6 蚀孔内模拟液对304不锈钢点蚀行为的影响24-25
• 第3章 Fe~(3+)水解及其对304不锈钢点蚀行为的影响25-42
• 3.1 前言25
• 3.2 Fe~(3+)水解对pH值的影响25-27
• 3.3 电化学分析27-32
• 3.3.1 水解对开路电位的影响27-29
• 3.3.2 动电位极化曲线29-30
• 3.3.3 电化学阻抗谱30-32
• 3.4 亚稳态蚀孔向稳态蚀孔的动力学分析32-35
• 3.5 化学浸泡35-40
• 3.5.1 化学浸泡对宏观腐蚀形貌的影响35-37
• 3.5.2 腐蚀动力学分析37-38
• 3.5.3 化学浸泡对微观腐蚀形貌的影响38-40
• 3.6 Fe~(3+)水解对304不锈钢腐蚀机理的分析40
• 3.7 本章小结40-42
• 第4章 Fe~(2+)对304不锈钢点蚀行为的影响42-54
• 4.1 前言42
• 4.2 Fe~(2+)水解对蚀孔内pH值的影响42-43
• 4.3 Fe~(2+)水解对304不锈钢的电化学测试的影响43-48
• 4.3.1 304不锈钢在FeCl2溶液中的开路电位43-44
• 4.3.2 不同浓度下304不锈钢对FeCl2溶液的热力学分析44-45
• 4.3.3 动电位极化曲线测试45-46
• 4.3.4 电化学阻抗测试46-48
• 4.4 Fe~(2+)水解对亚稳蚀孔生长转变稳态蚀孔的分析48-50
• 4.5 极化对pH值的影响50-52
• 4.6 本章小结52-54
• 第5章 蚀孔内模拟液对304不锈钢点蚀行为的影响54-68
• 5.1 前言54
• 5.2 蚀孔模拟液水解对pH值的影响54-55
• 5.3 电化学测试55-58
• 5.3.1 动电位极化曲线55-56
• 5.3.2 电化学阻抗56-58
• 5.4 蚀孔模拟液水解对点蚀过程的影响58-64
• 5.4.1 蚀孔模拟液水解对亚稳态点蚀的动力学分析58-60
• 5.4.2 蚀孔模拟液水解对亚稳态点蚀的电化学分析60-62
• 5.4.3 模拟液浸泡时间对开路电位的影响62-63
• 5.4.4 模拟液水解对蚀孔生长的影响63-64
• 5.5 点腐蚀机理的探讨64-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第6章 结论68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士期间发表论文74-75
• 致谢75-76

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