304不锈钢点蚀行为的电化学研究

发布时间：2017-03-29 17:11

  本文关键词：304不锈钢点蚀行为的电化学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文采用恒电位极化法、动电位极化法、电化学阻抗谱（EIS）、动电位电化学阻抗谱（DEIS）和三维视频显微镜等方法研究了304不锈钢在3.5%NaCl溶液中，重力、pH值和溶解氧对其点蚀行为的影响，测定了单个蚀孔的生长速度，并初步探讨了其机理，主要研究结果如下： 利用恒电位极化法、电化学交流阻抗谱和三维视频显微镜研究了重力对304不锈钢点蚀行为的影响，结果表明，试样垂直放置比水平放置更容易发生点腐蚀，经恒电位极化相同时间后，垂直放置的试样表面点蚀形核个数是404，水平放置的试样表面点蚀形核个数是275，重力作用使垂直放置的蚀孔内腐蚀产物更易扩散到孔外，加速点蚀的诱发。通过对阻抗谱的等效电路中元件参数的分析，说明垂直放置的试样表面局部腐蚀比水平放置的更严重。 采用恒电位极化和三维视频显微镜研究了不同pH值对304不锈钢单个点蚀的动力学及腐蚀形貌特征的影响，结果表明，当pH分别为1、4、7、10、14，极化电位为0.15Vvs SCE时，单个蚀孔的点蚀电流随pH值的降低而增大，这是因为酸性溶液的H+加速阴极反应和碱性溶液中的OH-抑制氧还原反应。在同一pH值下，由于孔底侵蚀性溶液浓度较高，使孔口到孔底建立溶液浓度梯度和电位梯度，加速孔深的生长，减缓孔口直径的扩展。不同pH值下，单个点蚀的生长都受腐蚀产物的扩散速度控制。多孔花边盖覆盖在蚀孔表面，花边盖板上孔洞的直径随pH值的降低而增大。 利用动电位极化法和DEIS研究了304不锈钢分别在溶解氧浓度0.52ppm、0.74ppm和5.32ppm溶液中不同阶段的点蚀电化学信号特征，结果表明，304不锈钢的钝化膜在这三种溶解氧浓度溶液中（电位约为-0.32~0.28VvsSCE）均呈n型半导体，在溶解氧浓度0.52ppm溶液中，304不锈钢的钝化能力和抗点蚀性能较好，钝化膜的阻抗模值的增加速率最大。在相同成膜电位下，施主密度ND随溶解氧浓度的降低而减小，空间电荷层厚度W随溶解氧浓度的降低而增大，表明溶解氧会增加钝化膜中的氧空位，降低膜的稳定性。 在外加相同阳极过电位0.45V下极化1000s，304不锈钢在溶解氧浓度0.52ppm、0.74ppm和5.32ppm溶液中的亚稳态点蚀的平均电流峰值分别是0.353μA、0.385μA、0.998μA，平均寿命分别是3.97s、3.62s、2.86s。在相同极化时间下，单个亚稳态点蚀的电流增加速率随溶解氧浓度的升高而增大，认为溶解氧会修复蚀孔口破裂的钝化膜来增加闭塞电池效应，进而加速金属的溶解。 利用恒电位极化法和三维视频显微镜研究了304不锈钢分别在溶解氧浓度0.52ppm、0.74ppm和5.32ppm溶液中外加相同阳极过电位0.45V下的稳态点蚀行为，结果表明，单个稳态点蚀电流与时间呈线性关系，且斜率随溶解氧浓度的降低而减小，在溶解氧浓度5.32ppm溶液中，有助于亚稳态点蚀的形核及向稳态点蚀的转变，由于主体溶液中较高的氧的极限扩散电流密度使阴极氧还原反应速率的增大，导致加速阳极的金属溶解。在点蚀初期，蚀孔内部迅速发生金属溶解，随后孔口直径的生长速率在降低，而孔深的生长速率在增大，对于体积比较大的蚀孔底部有次生新蚀孔。
【关键词】：304不锈钢 点蚀行为 重力 pH值 溶解氧浓度 动电位电化学阻抗谱
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 不锈钢点蚀概述10-17
• 1.2.1 点蚀的萌生和早期生长10-13
• 1.2.2 稳态点蚀的生长13-15
• 1.2.3 不锈钢点蚀的影响因素15-17
• 1.3 点蚀的主要研究方法17-20
• 1.3.1 极化曲线测量方法17-18
• 1.3.2 电化学阻抗技术18
• 1.3.3 电化学噪声技术18-19
• 1.3.4 激光电子散斑干涉技术19
• 1.3.5 声发射技术19-20
• 1.3.6 扫描电化学显微镜技术20
• 1.4 点蚀动力学20-22
• 1.4.1 统计方法20-21
• 1.4.2 数学模型方法21-22
• 第2章 实验方法22-27
• 2.1 实验材料22-23
• 2.2 实验仪器23
• 2.3 重力对 304 不锈钢点蚀行为的影响23-24
• 2.4 pH 值对 304 不锈钢点腐蚀过程的影响24
• 2.5 溶解氧对 304 不锈钢电化学特征和亚稳态点蚀的影响24-26
• 2.6 溶解氧对 304 不锈钢稳态点蚀的影响26-27
• 第3章 重力对 304 不锈钢点蚀行为的影响27-34
• 3.1 恒电位极化27-31
• 3.2 电化学交流阻抗31-32
• 3.3 本章小结32-34
• 第4章 pH 值对 304 不锈钢点腐蚀行为的影响34-42
• 4.1 304 不锈钢蚀孔的几何特征34-35
• 4.2 pH 值对 304 不锈钢单个蚀孔电流的影响35-36
• 4.3 pH 值对 304 不锈钢单个蚀孔体积的影响36-37
• 4.4 pH 值对 304 不锈钢单个蚀孔口径和深度的影响37-39
• 4.5 pH 值对 304 不锈钢单个蚀孔电流密度的影响39-40
• 4.6 pH 值对蚀孔表面形貌的影响40-41
• 4.7 本章小结41-42
• 第5章 溶解氧对 304 不锈钢电化学特征和亚稳态点蚀的影响42-56
• 5.1 动电位极化曲线42-44
• 5.2 动电位电化学交流阻抗44-45
• 5.3 肖特基常数分析45-48
• 5.4 亚稳态点蚀电流波动的特征48-51
• 5.5 亚稳态点蚀的生长51-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第6章 溶解氧对 304 不锈钢稳态点蚀的影响56-64
• 6.1 恒电位极化曲线56-58
• 6.2 腐蚀形貌58-59
• 6.3 溶解氧浓度对 304 不锈钢单个蚀孔体积的影响59-60
• 6.4 溶解氧浓度对 304 不锈钢单个蚀孔口径和深度的影响60-63
• 6.5 本章小结63-64
• 第7章 结论64-66
• 参考文献66-73
• 攻读硕士期间发表论文73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 龚小芝,肖娟,左禹,赵景茂,熊金平;溶液pH值对不锈钢亚稳态孔蚀行为的影响[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年04期

2 ;Pitting corrosion and crevice corrosion behaviors of high nitrogen austenitic stainless steels[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年05期

3 ;Study on pitting process of 316L stainless steel by means of staircase potential electrochemical impedance spectroscopy[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2011年01期

4 K.Jafarzadeh;T.Shahrabi;M.G.Hosseini;;EIS Study on Pitting Corrosion of AA5083-H321 Aluminum-Magnesium Alloy in Stagnant 3.5% NaCl Solution[J];Journal of Materials Science & Technology;2008年02期

5 左禹,王海涛;金属亚稳态孔蚀行为的电化学研究[J];腐蚀科学与防护技术;1999年01期

6 张明明;孟君;黄晓义;路遥;;利用SECM技术研究304不锈钢的点蚀行为[J];腐蚀与防护;2012年06期

7 杜楠;田文明;赵晴;孟保利;;SO_4~(2-)浓度对304不锈钢在NaCl溶液中点蚀行为影响的研究[J];材料工程;2012年07期

8 胡艳玲,李荻,郭宝兰;LY12CZ铝合金型材的腐蚀动力学统计规律研究及日历寿命预测方法探讨[J];航空学报;2000年S1期

9 韩啸;陈吉;孙成;武占文;吴新春;张星航;;块体超细晶304L不锈钢的腐蚀及钝化性能的研究[J];金属学报;2013年03期

10 张明嘉;彭乔;;电化学噪声测试系统建立与研究[J];全面腐蚀控制;2009年05期

  本文关键词：304不锈钢点蚀行为的电化学研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：274983