不銹鋼的極化曲線,見圖1-5。圖1-5描述了不銹鋼以及有活化、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)。
金屬(shu)或(huo)合金在不(bu)同條件下(xia),其電(dian)化(hua)(hua)學腐蝕(shi)有四(si)(si)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)(tai):一是(shi)活(huo)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai),腐蝕(shi)電(dian)流(liu)強(qiang)度較大,因而(er)腐蝕(shi)速(su)度較快;二是(shi)相(xiang)對(dui)穩(wen)定(ding)(ding)狀(zhuang)態(tai)(tai),即金屬(shu)處(chu)于可(ke)(ke)以鈍(dun)化(hua)(hua)也(ye)可(ke)(ke)以活(huo)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai);三是(shi)鈍(dun)化(hua)(hua)穩(wen)定(ding)(ding)狀(zhuang)態(tai)(tai),金屬(shu)只(zhi)處(chu)于鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai),而(er)且是(shi)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de),能夠自動鈍(dun)化(hua)(hua),只(zhi)有很(hen)小的(de)(de)腐蝕(shi)電(dian)流(liu),腐蝕(shi)速(su)度很(hen)小;四(si)(si)是(shi)過鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai),當金屬(shu)處(chu)于過鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)時有較高的(de)(de)腐蝕(shi)電(dian)流(liu),不(bu)銹(xiu)鋼也(ye)是(shi)如此。
為了提高不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)耐腐蝕性能,一般希(xi)望:不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)易處于(yu)鈍(dun)化(hua)狀(zhuang)態,也就是可以(yi)自動鈍(dun)化(hua);不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鈍(dun)化(hua)后(hou)腐蝕電流(liu)密度要很低;不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鈍(dun)化(hua)狀(zhuang)態的(de)(de)(腐蝕)電位范圍要寬。
上述三點分別指出(chu)了不銹鋼獲得鈍化(hua)(hua)的必(bi)要條(tiao)件、鈍化(hua)(hua)狀態的腐(fu)蝕速度和鈍化(hua)(hua)狀態的相(xiang)對穩定性。
不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)只有處在鈍化狀(zhuang)態方能耐腐(fu)(fu)蝕(shi),這(zhe)時鈍化狀(zhuang)態腐(fu)(fu)蝕(shi)電流最(zui)小,腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)度(du)(du)最(zui)慢,其他三種狀(zhuang)態下(xia)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)都是(shi)不耐腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)。由此可見,不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)“不銹(xiu)(xiu)”是(shi)相對的(de)(de),只是(shi)在鈍化狀(zhuang)態下(xia),腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)度(du)(du)比較(jiao)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。
在中性(xing)的水溶液或(huo)硝(xiao)酸(suan)中,不銹鋼的鈍化薄(bo)膜(mo)非常穩定。即使(shi)是由于劃傷(shang)或(huo)破損等(deng)原(yuan)(yuan)因,使(shi)一部分薄(bo)膜(mo)被破壞了,它還(huan)具有立即再生和(he)恢復的功能(neng)(neng)。前面談到(dao)的環境(jing)氧(yang)化作用是指(zhi)從金屬原(yuan)(yuan)子(zi)中釋放電子(zi)的反應,如果人(ren)為地借助于外部電源,將“試(shi)驗(yan)金屬”置于“試(shi)驗(yan)溶液”中作為電解(jie)陽極并(bing)通電流,此(ci)時就能(neng)(neng)求出電位(氧(yang)化力(li))與電流(腐蝕速(su)度(du))的相關曲(qu)(qu)線和(he)環境(jing)的氧(yang)化力(li)強(qiang)度(du)。這個曲(qu)(qu)線稱(cheng)為陽極分極曲(qu)(qu)線,如圖(tu)1-5所示。
由圖(tu)1-5可以看出,隨著電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)升高,先是陽極(ji)氧化(hua)反應(溶解反應)呈(cheng)增強趨(qu)勢;接下來是“活化(hua)狀態(tai)”電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)區的(de)(de)電(dian)(dian)流增加;然(ran)后是不(bu)依(yi)賴于電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)增加顯示小電(dian)(dian)流的(de)(de)“鈍(dun)化(hua)狀態(tai)”電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)區;最后再(zai)次出現隨著電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)增加的(de)(de)“過鈍(dun)化(hua)狀態(tai)”電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)區。這里的(de)(de)腐(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)Ecorr是成為陽極(ji)電(dian)(dian)流和陰(yin)極(ji)電(dian)(dian)流相等(deng)條件的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)。
增加鋼(gang)的(de)鉻含量(liang)(liang)(liang),則(ze)陽(yang)(yang)極(ji)分極(ji)曲線的(de)變化(hua)(hua)如圖1-6所示。因鉻的(de)含量(liang)(liang)(liang)增加,最大陽(yang)(yang)極(ji)溶解電(dian)流及靜態區的(de)陽(yang)(yang)極(ji)電(dian)流趨向于減(jian)少。不(bu)銹鋼(gang)的(de)鉻(Cr)含量(liang)(liang)(liang)在12%以上(shang)時(shi),不(bu)銹鋼(gang)易于從活性狀(zhuang)態向鈍化(hua)(hua)狀(zhuang)態轉移而(er)呈(cheng)現穩(wen)定的(de)鈍化(hua)(hua)狀(zhuang)態。