不銹鋼的極化曲線,見圖1-5。圖1-5描述了不銹(xiu)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(jin)(jin)屬或合金(jin)(jin)在不同條(tiao)件下,其電化(hua)(hua)學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)有四(si)種(zhong)狀(zhuang)(zhuang)態(tai):一是(shi)(shi)活(huo)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai),腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電流強度較大,因而(er)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速度較快;二是(shi)(shi)相(xiang)對穩(wen)(wen)定狀(zhuang)(zhuang)態(tai),即金(jin)(jin)屬處于可(ke)以鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)也(ye)可(ke)以活(huo)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai);三是(shi)(shi)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)穩(wen)(wen)定狀(zhuang)(zhuang)態(tai),金(jin)(jin)屬只(zhi)處于鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai),而(er)且(qie)是(shi)(shi)穩(wen)(wen)定的(de),能夠自(zi)動(dong)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua),只(zhi)有很小的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電流,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速度很小;四(si)是(shi)(shi)過(guo)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai),當金(jin)(jin)屬處于過(guo)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)時有較高的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電流,不銹鋼也(ye)是(shi)(shi)如此(ci)。
為了提高不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐腐蝕(shi)性能,一般希望:不(bu)銹(xiu)鋼(gang)易處于鈍(dun)(dun)化(hua)狀態(tai)(tai),也就是可以自(zi)動鈍(dun)(dun)化(hua);不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鈍(dun)(dun)化(hua)后腐蝕(shi)電流密度要很低;不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鈍(dun)(dun)化(hua)狀態(tai)(tai)的(de)(腐蝕(shi))電位(wei)范(fan)圍(wei)要寬。
上述三點分(fen)別指出了不(bu)銹鋼(gang)獲得鈍化(hua)的(de)必要條(tiao)件、鈍化(hua)狀(zhuang)態的(de)腐(fu)蝕速度和鈍化(hua)狀(zhuang)態的(de)相(xiang)對穩定性。
不銹鋼(gang)(gang)只有(you)處在鈍化(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)方能耐腐蝕,這時鈍化(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)腐蝕電流最(zui)小,腐蝕速度最(zui)慢,其他三種(zhong)狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)下不銹鋼(gang)(gang)都是(shi)不耐腐蝕的。由此可見,不銹鋼(gang)(gang)的“不銹”是(shi)相對的,只是(shi)在鈍化(hua)狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)下,腐蝕速度比(bi)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。
在中(zhong)(zhong)性的(de)(de)水(shui)溶(rong)液或(huo)硝酸中(zhong)(zhong),不銹鋼的(de)(de)鈍(dun)化薄膜(mo)非常穩定。即(ji)使(shi)是由于(yu)劃傷或(huo)破損等原(yuan)因,使(shi)一部分薄膜(mo)被(bei)破壞了(le),它還(huan)具有立即(ji)再生和恢復的(de)(de)功能。前面(mian)談到的(de)(de)環境氧化作用是指(zhi)從金屬原(yuan)子中(zhong)(zhong)釋(shi)放電子的(de)(de)反應,如果(guo)人(ren)為地借(jie)助于(yu)外部電源,將(jiang)“試驗金屬”置于(yu)“試驗溶(rong)液”中(zhong)(zhong)作為電解陽極并(bing)通電流,此時就能求(qiu)出(chu)電位(氧化力)與電流(腐蝕速(su)度(du))的(de)(de)相關(guan)曲線(xian)和環境的(de)(de)氧化力強度(du)。這個曲線(xian)稱為陽極分極曲線(xian),如圖1-5所示。
由(you)圖1-5可以看出,隨著電(dian)位(wei)(wei)的(de)升高,先是陽(yang)極氧化(hua)反應(ying)(溶解(jie)反應(ying))呈增(zeng)強趨勢;接下來是“活化(hua)狀態(tai)(tai)”電(dian)位(wei)(wei)區(qu)(qu)的(de)電(dian)流增(zeng)加;然后是不依賴于電(dian)位(wei)(wei)增(zeng)加顯示小電(dian)流的(de)“鈍(dun)化(hua)狀態(tai)(tai)”電(dian)位(wei)(wei)區(qu)(qu);最后再次(ci)出現(xian)隨著電(dian)位(wei)(wei)的(de)增(zeng)加的(de)“過鈍(dun)化(hua)狀態(tai)(tai)”電(dian)位(wei)(wei)區(qu)(qu)。這里(li)的(de)腐蝕電(dian)位(wei)(wei)Ecorr是成為陽(yang)極電(dian)流和陰(yin)極電(dian)流相等(deng)條件的(de)電(dian)位(wei)(wei)。
增(zeng)加鋼的(de)(de)鉻(ge)含(han)量(liang),則陽極分(fen)極曲線的(de)(de)變化如圖1-6所示(shi)。因鉻(ge)的(de)(de)含(han)量(liang)增(zeng)加,最大陽極溶解電流(liu)及靜態(tai)區的(de)(de)陽極電流(liu)趨向于減少。不銹鋼的(de)(de)鉻(ge)(Cr)含(han)量(liang)在(zai)12%以上時(shi),不銹鋼易(yi)于從活(huo)性狀態(tai)向鈍(dun)化狀態(tai)轉移而呈(cheng)現穩定的(de)(de)鈍(dun)化狀態(tai)。