不銹鋼具有良好的生物相容性、高耐腐蝕性和優(yōu)異的機(jī)械性能，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。然而，當(dāng)該類材料長時(shí)間暴露在腐蝕性環(huán)境中時(shí)，局部點(diǎn)蝕會(huì)嚴(yán)重限制使用壽命。例如，使用不銹鋼作為植入材料，受到局部腐蝕會(huì)釋放有毒金屬離子，引起嚴(yán)重的炎癥和感染。不銹鋼上的局部腐蝕是不可避免的，它會(huì)給工業(yè)應(yīng)用帶來經(jīng)濟(jì)損失、事故和設(shè)備損壞，了解不銹鋼在各種侵蝕性環(huán)境中的局部腐蝕行為至關(guān)重要。

寧夏大學(xué)材料與新能源學(xué)院吳斌濤教授團(tuán)隊(duì)與中船黃埔文沖船舶有限公司邵丹丹工程師團(tuán)隊(duì)合作研究了316不銹鋼在Cl⁻和Br⁻離子中的腐蝕行為，發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)Br⁻離子更容易造成點(diǎn)蝕，對(duì)不銹鋼的腐蝕破壞更嚴(yán)重，而加入Cl⁻離子會(huì)降低凹坑的生長穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高不銹鋼的點(diǎn)蝕抗性。該研究成果以“A protective role of Cl⁻ ion in corrosion of stainless steel”為名發(fā)表于腐蝕頂刊“Corrosion Science”（卷 226, 111631）。文章第一作者為博士研究生邵澤西（現(xiàn)就讀天津大學(xué)）和寧夏大學(xué)碩士研究生生禹?xiàng)濋ㄓ嵶髡邽閰潜鬂?/span>

圖 1.（a）氯化鉀溶液中腐蝕試樣動(dòng)態(tài)電位試驗(yàn)后的點(diǎn)蝕形貌及其尺寸;（b） KBr溶液;（c） KCl + KBr混合溶液。

圖 2.腐蝕試樣在浸泡 0.5 至 0 V 的不同腐蝕性溶液下的恒電位極化。

圖2顯示了在0.5 V電位下啟動(dòng)的不同溶液中腐蝕試樣的恒電位極化。電流密度的不斷增加，這是由于表面凹坑中溶液濃度的增加引起的，這表明凹坑在電荷轉(zhuǎn)移控制下生長。當(dāng)電位降低到0 V時(shí)，電流密度降低。這意味著凹坑保持?jǐn)U散控制的生長，在金屬表面產(chǎn)生鹽膜。很明顯，最大溶解電流密度 i_{diss,max Br}^-> i_{diss,max Br}^-_+Cl^-> i_{diss,max Cl}^-，表明 Cl⁻離子降低形成的凹坑的生長穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高316 L合金的抗點(diǎn)蝕性能。

圖 3.循環(huán)恒電位脈沖：（a）和（b）KCl溶液;（c）和（d） KBr 溶液;（e）和（f） KCl + KBr 溶液。

對(duì)不同溶液下的樣品進(jìn)行了恒電位脈沖技術(shù)（PPT）測試，圖3顯示了恒定電位下的電流密度變化。結(jié)果表明，在KCl溶液中，電流密度的最大值在最初的5個(gè)脈沖周期中逐漸減小，然后隨著脈沖時(shí)間的增加而增加。這種現(xiàn)象說明了Cl⁻離子在不同的相上形成橫向延伸的鈍化膜。而在KBr溶液中，電流密度的最大值呈下降趨勢，表示Br⁻離子由于其高吸附系數(shù)而與鈍化膜反應(yīng)形成可溶性絡(luò)合物，降低了不銹鋼耐腐蝕性。

圖 4.PPT試驗(yàn)后試樣表面點(diǎn)蝕形貌：（a）KCl溶液;（b） KBr溶液;（c） KCl + KBr混合溶液。