不銹鋼的極化曲線,見圖1-5。圖1-5描述了不(bu)銹(xiu)鋼(gang)以及有活化、鈍化轉變的合金電極動力學過程,并按電位分為活化區(A)、鈍化區(P)和過鈍化區(T)。應用陽極極化曲線((E陽))及相關的陰極極化曲線(圖1-5中的①、②、③、④)可以求得腐蝕電位和腐蝕電流密度(圖1-5中的陽極極化曲線和陰極極化曲線的交點A、B、C、D、E、F)。
金(jin)屬或合(he)金(jin)在不(bu)同條件(jian)下,其電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)有四(si)種(zhong)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai):一是(shi)活化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai),腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)流強度較(jiao)大(da),因而腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度較(jiao)快;二是(shi)相(xiang)對穩定狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai),即(ji)金(jin)屬處于可(ke)以(yi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)也可(ke)以(yi)活化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai);三是(shi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)穩定狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai),金(jin)屬只處于鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai),而且是(shi)穩定的(de),能夠(gou)自動(dong)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua),只有很(hen)小的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)流,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度很(hen)小;四(si)是(shi)過鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai),當金(jin)屬處于過鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)時有較(jiao)高的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)流,不(bu)銹鋼也是(shi)如此。
為(wei)了(le)提高(gao)不銹(xiu)鋼(gang)的耐(nai)腐(fu)蝕性能,一(yi)般希(xi)望:不銹(xiu)鋼(gang)易處于鈍(dun)化(hua)狀態,也就是可以自動鈍(dun)化(hua);不銹(xiu)鋼(gang)鈍(dun)化(hua)后(hou)腐(fu)蝕電(dian)流密度(du)要很低;不銹(xiu)鋼(gang)鈍(dun)化(hua)狀態的(腐(fu)蝕)電(dian)位范(fan)圍要寬(kuan)。
上述三點分別指出了(le)不銹鋼(gang)獲得鈍(dun)(dun)化(hua)的必要條件、鈍(dun)(dun)化(hua)狀態的腐蝕(shi)速度和鈍(dun)(dun)化(hua)狀態的相對穩(wen)定性。
不(bu)銹鋼只有處(chu)在(zai)鈍(dun)化狀(zhuang)(zhuang)態方能耐腐(fu)(fu)(fu)蝕,這時鈍(dun)化狀(zhuang)(zhuang)態腐(fu)(fu)(fu)蝕電流最小,腐(fu)(fu)(fu)蝕速度最慢,其他三種狀(zhuang)(zhuang)態下不(bu)銹鋼都是不(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕的。由此可見(jian),不(bu)銹鋼的“不(bu)銹”是相對(dui)的,只是在(zai)鈍(dun)化狀(zhuang)(zhuang)態下,腐(fu)(fu)(fu)蝕速度比較慢。
保持不銹鋼耐腐蝕性的重要物質是鈍化薄膜。不銹鋼的表面本來就會形成這種毫微級的鈍化薄膜。現已明確,這種毫微級的鈍化薄膜是以在鉻的氧化物(Cr2O3)和氫氧根離子(OH-)結合后,進而加入水(H2O)的水合氫氧化鉻化合物為主體的物質。
在(zai)中性的(de)(de)水溶(rong)液或(huo)硝酸中,不銹(xiu)鋼的(de)(de)鈍化薄膜(mo)非(fei)常穩定。即使是由于劃傷或(huo)破損等原(yuan)因,使一部分(fen)薄膜(mo)被(bei)破壞(huai)了,它還具有立即再生和恢復的(de)(de)功(gong)能(neng)。前面(mian)談(tan)到的(de)(de)環(huan)境氧化作用是指從金屬原(yuan)子中釋(shi)放電(dian)(dian)子的(de)(de)反應,如果人為地借助于外部電(dian)(dian)源,將“試(shi)驗金屬”置于“試(shi)驗溶(rong)液”中作為電(dian)(dian)解(jie)陽極(ji)(ji)并通電(dian)(dian)流,此時就能(neng)求出電(dian)(dian)位(氧化力(li))與(yu)電(dian)(dian)流(腐蝕速(su)度(du))的(de)(de)相關曲線和環(huan)境的(de)(de)氧化力(li)強度(du)。這個曲線稱為陽極(ji)(ji)分(fen)極(ji)(ji)曲線,如圖1-5所示。
由圖1-5可以(yi)看出,隨著(zhu)電(dian)位(wei)(wei)的升(sheng)高,先(xian)是(shi)陽極氧化(hua)反應(ying)(溶解(jie)反應(ying))呈增強趨(qu)勢;接下(xia)來(lai)是(shi)“活化(hua)狀態(tai)(tai)”電(dian)位(wei)(wei)區(qu)的電(dian)流(liu)增加;然后是(shi)不依(yi)賴于電(dian)位(wei)(wei)增加顯(xian)示(shi)小電(dian)流(liu)的“鈍化(hua)狀態(tai)(tai)”電(dian)位(wei)(wei)區(qu);最后再(zai)次(ci)出現(xian)隨著(zhu)電(dian)位(wei)(wei)的增加的“過鈍化(hua)狀態(tai)(tai)”電(dian)位(wei)(wei)區(qu)。這(zhe)里(li)的腐蝕電(dian)位(wei)(wei)Ecorr是(shi)成為陽極電(dian)流(liu)和(he)陰極電(dian)流(liu)相等條件的電(dian)位(wei)(wei)。
增(zeng)加鋼的(de)(de)鉻(ge)(ge)含(han)(han)量(liang),則陽(yang)(yang)極(ji)分極(ji)曲線(xian)的(de)(de)變化如圖(tu)1-6所示。因鉻(ge)(ge)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)增(zeng)加,最大陽(yang)(yang)極(ji)溶解(jie)電(dian)(dian)流及靜(jing)態區的(de)(de)陽(yang)(yang)極(ji)電(dian)(dian)流趨向于減少。不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)鉻(ge)(ge)(Cr)含(han)(han)量(liang)在(zai)12%以(yi)上時,不(bu)銹(xiu)鋼易于從(cong)活性狀(zhuang)態向鈍(dun)化狀(zhuang)態轉(zhuan)移而呈現穩定(ding)的(de)(de)鈍(dun)化狀(zhuang)態。