點(diǎn)蝕的發(fā)生一般要滿足材料、介質(zhì)和電化學(xué)三個(gè)方面的條件:
(1)點(diǎn)蝕多發(fā)生在表面容易鈍化的金屬材料(如不銹鋼、Al及Al合金)或表面有陰極性鍍層的金屬(如鍍Sn、Cu或Ni的碳鋼表面)。當(dāng)鈍化膜或陰極性鍍層局部發(fā)生破壞時(shí),破壞區(qū)的金屬和未破壞區(qū)的金屬形成了小陽極、大陰極的“活化(孔內(nèi))-鈍化(孔外)腐蝕電池”,使腐蝕向集體縱深發(fā)展而形成蝕孔。
(2)點(diǎn)蝕發(fā)生于有特殊離子的腐蝕介質(zhì)中,如不銹鋼對鹵素離子特別敏感,作用的順序是Cl離子>Br離子>I離子,陰離子在金屬表面不均勻腐蝕易導(dǎo)致鈍化膜的不均勻破壞,誘發(fā)點(diǎn)蝕。在特定腐蝕介質(zhì)條件下,不銹鋼的點(diǎn)蝕可概括為形核(發(fā)生)和發(fā)展兩個(gè)階段。在易產(chǎn)生點(diǎn)蝕的環(huán)境中,在不銹鋼的表面存在缺陷的部位,由于難于鈍化或鈍化膜遭到破壞,而后鈍化膜又收到阻止,于是在該部位產(chǎn)生優(yōu)先溶解萌生小蝕坑(陽極溶解或鈍化膜減薄破壞),隨后溶解下來的金屬離子水解生成H離子使局部蝕坑溶液的pH值下降,加劇金屬溶解,使蝕孔擴(kuò)大、加深。若腐蝕產(chǎn)物覆蓋蝕坑,蝕坑內(nèi)溶液流動(dòng)受阻將造成蝕坑內(nèi)pH值進(jìn)一步降低;孔內(nèi)金屬離子濃度增加,為了保持反應(yīng)體系的電中性,蝕孔外的Cl離子向孔內(nèi)遷移(孔內(nèi)富集的Cl離子濃度可升高到整體溶液濃度的3~10倍、pH值可達(dá)到2~3。),點(diǎn)蝕發(fā)生并發(fā)展。這就是“閉塞電池”理論為基礎(chǔ),形成了點(diǎn)蝕“活化-鈍化腐蝕電池”的酸化自催化理論。
對于能形成鈍化膜的材料,在開展均勻腐蝕實(shí)驗(yàn)研究時(shí),確定腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)的周期有一定的難度。需要對點(diǎn)蝕的發(fā)生和發(fā)展過程有一定的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ),尤其是在點(diǎn)蝕形成的邊緣條件下,需要延長實(shí)驗(yàn)時(shí)間才可以得到較為實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
(3)點(diǎn)蝕發(fā)生在特定的臨界電位以上,稱作點(diǎn)蝕電位(Epit)。對動(dòng)電位極化曲線回掃,電位又達(dá)到鈍態(tài)電流對應(yīng)的電位,該電位稱作再鈍化電位或保護(hù)電位(Eprot)。點(diǎn)蝕發(fā)生和發(fā)展的電位與Epit和Eprot有如下關(guān)系:
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E>Epit時(shí),點(diǎn)蝕迅速發(fā)生和發(fā)展;
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Eprot<E<Epit時(shí),不產(chǎn)生新的蝕孔,但已有的蝕孔可繼續(xù)發(fā)展;
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E<Eprot時(shí),不發(fā)生點(diǎn)蝕。
需要注意的時(shí),動(dòng)電位極化法研究點(diǎn)蝕時(shí),需要注意掃描速率的影響,不同的掃描速率采集到的材料表面鈍化和點(diǎn)蝕信息有所不同。
(4)點(diǎn)蝕測試的挑戰(zhàn)性:理論上,點(diǎn)蝕是Cl離子等在金屬表面某些點(diǎn)引起膜的局部破壞的結(jié)果,那么金屬表面哪些部位是點(diǎn)蝕敏感點(diǎn)呢?——金屬材料表面組織和結(jié)構(gòu)的不均勻性使得表面鈍化膜的某些部位較為薄弱,從而成為點(diǎn)蝕容易形核的部位,包括晶界、夾雜、位錯(cuò)、和異相組織等。因此,在實(shí)驗(yàn)室點(diǎn)蝕樣品制備和點(diǎn)蝕測試時(shí),金屬的表面狀態(tài)、冷加工及熱處理狀態(tài)、顯微組織都對點(diǎn)蝕敏感性有影響。
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