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，操作簡單，維護方便。費用低廉，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表6-6。




2. 鈍化膜的實驗方法


  a. FeCl3浸泡實驗


  參照《不銹鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法》（GB/T 17897-999)，實驗溫度為50℃,實驗時間為1天，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，對于點蝕嚴(yán)重、均勻腐蝕不明顯的材料，其耐點蝕性可以用腐蝕速率（即單位面積、單位時間的失重）表示。


  腐蝕速率計算式為：υ=W0-W1 / St


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


 b. 電化學(xué)實驗


  參照《不銹鋼點蝕電位測量方法》（GB/T 17899-1999)。溶液采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的NaCl溶液，實驗溫度為30℃,使用CHI660B型電化學(xué)綜合測試儀、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，測定其自腐蝕電位。再從自腐蝕電位開始對試樣進行陽極極化，直至陽極電流密度達(dá)到500μA/c㎡為止。以陽極極化曲線上對應(yīng)電流密度為100μA/c㎡的電位中最正的電位值（符號為E'b100)來表示點蝕電位。



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.  耐點蝕實驗結(jié)果



 a. 316L不銹鋼經(jīng)配方 1#檸檬酸鈍化后的耐點蝕實驗結(jié)果


   ①. FeCl3浸泡實驗。


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


  ②. 電化學(xué)陽極極化曲線實驗


    對316L不銹鋼的母材區(qū)、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)進行電化學(xué)陽極極化曲線的測量，具體的點蝕電位值見表6-7。


表 7.jpg



  由表6-7可見，316L不銹鋼不同部位耐蝕性能相差很大，母材區(qū)耐點蝕性能最佳，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)的耐點蝕性能大大提高，焊縫區(qū)的耐點蝕性能略有改善，從而提高了316L不銹鋼的整體耐點蝕性能。


b. 317不銹鋼經(jīng)配方 2#檸檬酸鈍化后的耐點蝕實驗結(jié)果


 ①. 三氯化鐵浸泡實驗


 采用正交試驗法，結(jié)果見表6-8。


表 8.jpg


 通過正交試驗，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#, 無鈍化的空白實驗的腐蝕速率為10.157mg/(c㎡·d)。最佳工藝鈍化耐點蝕性比未鈍化的提高了1倍左右。


 ②. 電化學(xué)實驗


  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)過最佳鈍化工藝鈍化后的317不銹鋼的自腐蝕電位和點蝕電位均比未進行鈍化的317不銹鋼的大，且點蝕電位提高了1倍左右，即經(jīng)過最佳鈍化后的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，鈍化后不銹鋼點蝕電位的重現(xiàn)性不是很好，必須在化學(xué)鈍化后進行后處理，50%(體積分?jǐn)?shù)）硝酸后處理時間為10min,鈍化后不銹鋼的點蝕電位達(dá)到1095mV,耐點蝕性能很強。


 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)分布檢測結(jié)果。


表 10.jpg


  對表6-10進行分析，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浸泡實驗


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


②. 極化曲線


  表6-11為304不銹鋼鈍化前后陽極極化曲線參數(shù)。


表 11.jpg


 由表6-11可見，經(jīng)鈍化處理的304不銹鋼的耐腐蝕性明顯提高。點蝕電位是鈍化膜開始發(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。