不銹鋼在硫酸介質(zhì)中腐蝕行為評(píng)價(jià)

1、不銹鋼在硫酸介質(zhì)中的腐蝕行為評(píng)估論文 學(xué)院： 專業(yè)： 姓名 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師：一、 實(shí)驗(yàn)題目：不銹鋼在硫酸介質(zhì)中的腐蝕行為評(píng)價(jià)二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?對(duì)比分析四種1Gr17不銹鋼的在各種介質(zhì)中的腐蝕傾向和腐蝕性能； 分析介質(zhì)濃度對(duì)一種材料腐蝕行為的影響； 根據(jù)腐蝕形貌分析；材料在介質(zhì)中的腐蝕形式三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器： 電化學(xué)工作儀用來測(cè)試材料在各種介質(zhì)中的極化曲線 電子恒溫不銹鋼水文鍋（型號(hào)HHS4S）:使腐蝕劑保持恒溫 金相顯微鏡金相組織形貌觀察；腐蝕形貌觀察四、 試驗(yàn)參數(shù)： （1）本實(shí)驗(yàn)溫度采用25，試驗(yàn)介質(zhì)分別為0.3%H2SO4溶液5%H2SO4溶液10%H2SO4溶液、20%H2SO4溶液；

2、所用電極為工作電極、參比電極、Pt電極；參數(shù)設(shè)置為0.82V，掃描速度為0.01V/S。溶液配制的計(jì)算：配置200ml的0.3% H2SO4溶液(98% H2SO4溶液的密度為1.84g/ml, 0.3%H2SO4溶液為1 g/ml)設(shè)需要98% H2SO4溶液Vml。98%×1.84×V=0.3%×1×200 V=0.33ml 溶液配制的計(jì)算：配置200ml的5% H2SO4溶液(98% H2SO4溶液的密度為1.84g/ml，5%H2SO4溶液為1.03g/ml)設(shè)需要98% H2SO4溶液Vml。98%×1.84×V=5%

3、15;1.03×200 V=5.71ml 溶液配制的計(jì)算：配置200ml的10% H2SO4溶液(98% H2SO4溶液的密度為1.84g/ml,10 %H2SO4溶液為1.06g/ml)設(shè)需要98% H2SO4溶液Vml。98%×1.84×V=10%×1.06×200V=11.76ml溶液配制的計(jì)算：配置200ml的20% H2SO4溶液(98% H2SO4溶液的密度為1.84g/ml,20 %H2SO4溶液為1.14g/ml)設(shè)需要98% H2SO4溶液Vml。98%×1.84×V=20%×1.14×

4、200 V=25.29ml 五、 實(shí)驗(yàn)材料：四種不同硼含量的1Cr17鐵素體不銹鋼，成分如下： 試樣化學(xué)成分試樣CSiMnPSNiCrCuMoVN不含硼0.04180.2450.2400.01930.00600.10016.2050.0180.0120.04770.0306含硼15ppm0.04110.2460.2400.01950.00610.10216.2490.0170.0090.4770.0266含硼21ppm0.04060.2470.2450.01940.00620.10216.2460.0180.0090.04750.0271含硼28ppm0.04060.2470.2450.019

5、40.00620.10216.2460.0180.0090.04750.0271六、 腐蝕介質(zhì)：濃度（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）為0.3% 、5% 、 10% 、 20%的硫酸七、 實(shí)驗(yàn)原理：（1）電位測(cè)量 通過測(cè)量金屬試樣與參比電極組成的原電池的電動(dòng)勢(shì)確定金屬的穩(wěn)態(tài)自然腐蝕電位、極化電位以及各種臨界電位。由此可以了解金屬腐蝕的狀態(tài)及其變化。（2）極化曲線測(cè)量 測(cè)量技術(shù)可分為兩類：恒電流法（即控制電流法）。測(cè)定金屬的電極電位隨電流變化的函數(shù)關(guān)系，也包括在恒定電流條件下測(cè)定金屬的電極電位隨時(shí)間變化的充電曲線法。恒電位法（即控制電位法）。測(cè)定流過金屬的電流隨金屬電極電位變化的函數(shù)關(guān)系，也包括在恒定電位條件下測(cè)定

6、電流隨時(shí)間變化的試驗(yàn)。通過極化曲線測(cè)量可以確定金屬腐蝕速度和研究腐蝕機(jī)理。在研究可逆電池的電動(dòng)勢(shì)和電池反應(yīng)時(shí)，電極上幾乎沒有電流通過，每個(gè)電極反應(yīng)都是在接近于平衡狀態(tài)下進(jìn)行的，因此電極反應(yīng)是可逆的。但當(dāng)有電流明顯地通過電池時(shí)，電極的平衡狀態(tài)被破壞，電極電勢(shì)偏離平衡值，電極反應(yīng)處于不可逆狀態(tài)，而且隨著電極上電流密度的增加，電極反應(yīng)的不可逆程度也隨之增大。由于電流通過電極而導(dǎo)致電極電勢(shì)偏離平衡值的現(xiàn)象稱為電極的極化，描述電流密度與電極電勢(shì)之間關(guān)系的曲線稱作極化曲線，如圖1-9所示。A-B：活性溶解區(qū)；B：臨界鈍化點(diǎn)；B-C：過渡鈍化區(qū)；C-D：穩(wěn)定鈍化區(qū)；D-E：超(過)鈍化區(qū)圖1-9 極化曲線金

7、屬的陽極過程是指金屬作為陽極時(shí)在一定的外電勢(shì)下發(fā)生的陽極溶解過程，如下式所示：MMn+ne此過程只有在電極電勢(shì)正于其熱力學(xué)電勢(shì)時(shí)才能發(fā)生。陽極的溶解速度隨電位變正而逐漸增大，這是正常的陽極溶出，但當(dāng)陽極電勢(shì)正到某一數(shù)值時(shí)，其溶解速度達(dá)到最大值，此后陽極溶解速度隨電勢(shì)變正反而大幅度降低，這種現(xiàn)象稱為金屬的鈍化現(xiàn)象。圖2-19-1中曲線表明，從A點(diǎn)開始，隨著電位向正方向移動(dòng)，電流密度也隨之增加，電勢(shì)超過B點(diǎn)后，電流密度隨電勢(shì)增加迅速減至最小，這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫔a(chǎn)了一層電阻高，耐腐蝕的鈍化膜。B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)稱為臨界鈍化電勢(shì)，對(duì)應(yīng)的電流稱為臨界鈍化電流。電勢(shì)到達(dá)C點(diǎn)以后，隨著電勢(shì)的繼續(xù)增加，電流卻保

8、持在一個(gè)基本不變的很小的數(shù)值上，該電流稱為維鈍電流，直到電勢(shì)升到D點(diǎn)，電流才有隨著電勢(shì)的上升而增大，表示陽極又發(fā)生了氧化過程，可能是高價(jià)金屬離子產(chǎn)生也可能是水分子放電析出氧氣，DE段稱為過鈍化區(qū)。（3）線性極化技術(shù) 20世紀(jì)50年代以來，發(fā)展出了著名的線性極化技術(shù)，它可以快速、簡(jiǎn)便而靈敏地測(cè)定金屬的瞬時(shí)腐蝕速度。線性極化方程式（即SternGeary方程式為）： 式中Rp(E/I)為極化電阻，ba和bc分別為陽極和陰極的塔菲爾常數(shù)。通常要求在金屬腐蝕電位附近的微小電位區(qū)間(如±10mV)中測(cè)定電位變化E與電流變化I的線性關(guān)系，由其斜率確定Rp，結(jié)合已知的或測(cè)定的常數(shù)ba和bc或B&l

9、t;值可求得腐蝕電流IK。進(jìn)而通過法拉第定律可從腐蝕電流確定腐蝕速度。八、 實(shí)驗(yàn)步驟將配置好的試驗(yàn)溶液加熱至試驗(yàn)溫度并在恒溫箱中保溫，試驗(yàn)溫度為25。用刀子在試樣的一面刻一道劃痕，作為實(shí)驗(yàn)的第一面（首先對(duì)一面進(jìn)行腐蝕）。用鑷子將試樣固定到電解槽中，擰緊螺絲。倒入蒸餾水，看是否漏水，若漏，則對(duì)試樣重新進(jìn)行固定，直到不漏為止；將電化學(xué)分析儀打開。用量筒量取50ml溶液倒入電解槽中，然后將電極慢慢的放入電解槽中固定，并接上電極。電化學(xué)分析儀上的黑導(dǎo)線接地；綠導(dǎo)線是工作電極，接銅片；紅導(dǎo)線接輔助鉑電極；白導(dǎo)線接參比電極。在電腦上設(shè)置參數(shù)從-0.8V到2.0V，然后點(diǎn)開始按鈕，以電位掃描速度0.01V/

10、S的速度進(jìn)行掃描，直到掃描完成，掃描完成后對(duì)極化曲線進(jìn)行保存。斷開導(dǎo)線與電極的連接并卸下試樣。接著做試樣第二面的電化學(xué)腐蝕，實(shí)驗(yàn)步驟同上。每次試驗(yàn)要使用新的試樣和試驗(yàn)溶液，加入溶液前電解槽必須用蒸餾水清洗。將所有試樣經(jīng)酒精清洗后吹干。用金相顯微鏡觀察其腐蝕形貌并拍照。九、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析：圖1 四種實(shí)驗(yàn)材料在0.3%硫酸溶液中的極化曲線 圖示分別是硼含量為0ppm、 16ppm、 21ppm、 28ppm的不銹鋼在濃度為0.3%硫酸溶液中的極化曲線。它的各參數(shù)的大小見下表12：硼含量ppm自腐蝕 電位Ecorr/V致鈍電位Epp/V維鈍電位Ep/V過鈍化電位Etp/V自腐蝕電流密度Icorr/

11、mA·cm-2致鈍電流密度Ipp/mA·cm-2維鈍電流密度Ip/mA·cm-20-0.4961-0.07160.09300.77400.06170.23310.099916-0.5293-0.01300.09670.81430.07610.07550.395421-0.5219-0.04590.09300.77400.03510.23700.181628-0.5144-0.00590.11500.79940.24041.24500.7948表1四種不銹鋼的在0.3%硫酸中的電化學(xué)腐蝕圖見下： BZ00 BZ10 BZ20 BZ30圖2四種實(shí)驗(yàn)材料在5%硫酸溶液中

12、的極化曲線 圖示分別是硼含量為0ppm、 16ppm、 21ppm、 28ppm的不銹鋼在濃度為5%硫酸溶液中的極化曲線。它的各參數(shù)的大小見表2：表2硼含量ppm自腐蝕 電位Ecorr/V致鈍電位Epp/V維鈍電位Ep/V過鈍化電位Etp/V自腐蝕電流密度Icorr/mA·cm-2致鈍電流密度Ipp/mA·cm-2維鈍電流密度Ip/mA·cm-20-0.4961-0.00590.16250.79940.73671.83770.555716-0.4961-0.00590.15190.81060.74902.35920.645221-0.4961-0.00590.13

13、330.79230.65611.40500.496928-0.4998-0.00590.16990.83260.42261.92650.6274 四 種不銹鋼的在5%硫酸中的電化學(xué)腐蝕形貌見下：BZ00BZ10BZ20 BZ30 圖3四種實(shí)驗(yàn)材料在10%硫酸溶液中的極化曲線 圖示分別是硼含量為0ppm、 16ppm、 21ppm、 28ppm的不銹鋼在濃度為10%硫酸溶液中的極化曲線。它的各參數(shù)的大小見表3：表3硼含量ppm自腐蝕 電位Ecorr/V致鈍電位Epp/V維鈍電位Ep/V過鈍化電位Etp/V自腐蝕電流密度Icorr/mA·cm-2致鈍電流密度Ipp/mA·cm-

14、2維鈍電流密度Ip/mA·cm-20-0.4853-0.00590.20650.82141.16893.88031.085916-0.4853-0.00590.20280.82891.43143.74001.066021-0.4924-0.00220.23230.80311.00763.41090.671828-0.4815-0.00590.20280.81770.90033.00731.2050四種不銹鋼的在10%硫酸中的電化學(xué)腐蝕圖見下：BZ00BZ10BZ20BZ30圖4 四種實(shí)驗(yàn)材料在20%硫酸溶液中的極化曲線 圖示分別是硼含量為0ppm、 16ppm、 21ppm、 28p

15、pm的不銹鋼在濃度為20%硫酸溶液中的極化曲線。它的各參數(shù)的大小見表4：表4硼含量ppm自腐蝕 電位Ecorr/V致鈍電位Epp/V維鈍電位Ep/V過鈍化電位Etp/V自腐蝕電流密度Icorr/mA·cm-2致鈍電流密度Ipp/mA·cm-2維鈍電流密度Ip/mA·cm-20-0.4853 -0.0059 0.2248 0.7848 3.1621 4.4052 1.2155 16-0.3718 -0.0242 0.2211 0.8143 1.6206 2.9469 0.9682 21-0.4524 0.0124 0.3237 0.83971.2696 3.7581

16、 0.7638 28-0.3535 -0.0205 0.2173 0.8031 2.4647 4.9690 1.4167 四種不銹鋼的在20%硫酸中的電化學(xué)腐蝕圖見下BZ00 BZ10BZ20 BZ30十、 結(jié)論： 通過分析觀察極化曲線可知道，四種試樣的極化曲線分別產(chǎn)生了兩個(gè)峰值，這主要是在腐蝕的前期溶液中產(chǎn)生了Fe2+鐵離子，使得電流增大，但在后來的腐蝕，F(xiàn)e2+鐵離子在溶液形成結(jié)晶物質(zhì)附著在試樣表面，使得電流減少并達(dá)到最小值。但附著在試樣表面的結(jié)晶物質(zhì)迅速溶解，電流再次增大。因此，四種試樣的致鈍電位在第二個(gè)峰值附近。通過分析極化曲線和電化學(xué)腐蝕圖可以知道,用自腐蝕電流評(píng)價(jià)耐全面腐蝕性能，自腐蝕電流越大耐全面腐蝕性能越差?？芍鳚舛认?，加硼試樣的自腐蝕電流低于不含硼試樣的自腐蝕電流，加硼的試樣耐全面腐蝕性能提高。隨