不锈钢应用中的几个腐蚀问题研究

论文摘要

不锈钢是人类应用最广的绿色环保金属材料。在使用过程中,如果加工或使用不当,易导致局部腐蚀,晶间腐蚀是不锈钢局部腐蚀中最危险的破坏形式之一,但迄今为止仍然没有一种快速、完善、定量、无损的现场检测晶间腐蚀敏感性的方法。近年来随着人们环保意识的提高,为满足不同需求的功能性不锈钢新产品也不断问世,然而目前关于功能性不锈钢在应用环境中腐蚀问题的报道很少,本文围绕太原钢铁公司生产的传统不锈钢及其研制开发的新型304光亮型和430抗菌型不锈钢在应用中的腐蚀问题展开工作。针对不锈钢晶间腐蚀的检测,采用电化学测试、扫描电镜观察等方法研究了不锈钢晶间腐蚀的敏感温度及晶间腐蚀发生、发展过程。尝试采用电化学阻抗技术检测晶间腐蚀,初步分析了晶间腐蚀的电化学等效电路,并据此计算了电化学等效电路参数,讨论了等效电路参数与晶间腐蚀敏感程度的关联性。研究结果表明:奥氏体与铁素体不锈钢晶间腐蚀的敏感温度不同,在进行不锈钢晶间腐蚀敏感性检测时,应根据钢种选择相应的敏化处理制度,避免不合格的原材料出厂使用;EPR极化过程中固溶态和敏化态304不锈钢在再活化区,EIS图呈现双容抗弧特征,低频下敏化态比固溶态不锈钢阻抗模值小一个数量级,敏化态不锈钢发生了晶间腐蚀;钝化膜表面界面电容Cc及晶间腐蚀活性区界面电容Cd随敏化态不锈钢晶间腐蚀程度的加剧呈上升趋势,电荷传递电阻Rt呈现下降趋势,与晶间腐蚀的发生和发展有一定的对应关系。研究结果为运用电化学阻抗谱技术检测不锈钢晶间腐蚀提供了必要的依据。新型的304光亮不锈钢以其光洁美观的外观主要应用在大气环境中。采用恒电位开路衰减等多种电化学技术着重研究了304光亮不锈钢在含Cl-环境中的耐蚀性,结果表明,在0.01mol/L0.6mol/L NaCl溶液及薄液膜下光亮不锈钢钝化膜的稳定性显著提高;同一浓度NaCl溶液中,光亮不锈钢点蚀击穿电位比普通不锈钢正400～600mV （SCE）,显示了优异的耐蚀性能。分析认为光亮退火降低了不锈钢表面的粗糙度和减少表面贫铬现象是提高不锈钢耐蚀性的主要原因。抗菌铁素体不锈钢问世是不锈钢开发研究的另一进展,利用电化学方法、微生物学和表面分析方法研究了抗菌不锈钢在含异养菌介质中的腐蚀行为。结果表明不锈钢的腐蚀电位随异养菌新陈代谢呈现规律性地变化,抗菌处理使不锈钢在菌液中钝化膜的稳定性得到改善,点蚀敏感性降低;抗菌不锈钢表面弥散分布的ε-Cu析出相的杀菌作用,降低了异养菌的活性,减缓了异养菌对抗菌不锈钢的腐蚀,提高了抗菌不锈钢耐微生物腐蚀性能。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 不锈钢简介
• 1.2.1 不锈钢的类别
• 1.2.2 不锈钢常见的腐蚀类型
• 1.3 不锈钢应用发展中的腐蚀问题
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 不锈钢晶间腐蚀的研究现状
• 1.3.2.1 不锈钢晶间腐蚀产生的机理
• 1.3.2.2 晶间腐蚀常用的检测方法
• 1.3.3 光亮不锈钢的研究现状
• 1.3.3.1 光亮不锈钢概述
• 1.3.3.2 不锈钢大气腐蚀与环境的关系
• 1.3.4 含铜抗菌不锈钢的研究现状
• 1.3.4.1 含铜抗菌不锈钢概述
• 1.3.4.2 不锈钢与微生物腐蚀
• 1.4 不锈钢耐蚀性研究方法概述
• 1.5 研究目的和主要研究内容
• 第二章 实验技术
• 2.1 实验材料及试样制备
• 2.2 电化学测试系统
• 2.3 测试方法
• 2.3.1 电化学动电位再活化测试
• 2.3.2 极化曲线测量
• 2.3.3 恒电流浸蚀
• 2.3.4 电化学阻抗谱测量
• 2.3.5 电化学噪声
• 2.3.6 恒电位开路衰减响应
• 2.3.7 计时电流法
• 2.3.8 GB4334.5-2000 不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法
• 2.3.9 表面分析技术
• 2.3.10 材料硬度的测试方法
• 第三章 不锈钢晶间腐蚀的电化学行为研究
• 3.1 引言
• 3.2 热处理制度与不锈钢晶间腐蚀敏感性
• 3.2.1 热处理对不锈钢晶间腐蚀敏感性影响
• 3.2.2 不锈钢晶间腐蚀敏感温度分析
• 3.3 不同热处理不锈钢在 EPR 极化过程中的电化学阻抗谱特征
• 3.3.1 极化电位下不同热处理不锈钢的电化学阻抗谱特征
• 3.3.2 EPR 极化过程中敏化与固溶态不锈钢电化学阻抗谱对比分析
• 3.4 不锈钢晶间腐蚀发展过程的电化学阻抗谱分析
• 3.4.1 草酸浸蚀过程的晶间腐蚀发展
• 3.4.2 晶间腐蚀发展过程的阻抗谱特征
• 3.5 小结
• 第四章 光亮不锈钢在含氯离子环境中的腐蚀行为
• 4.1 引言
• 4.2 NaCl 溶液中光亮不锈钢的腐蚀电化学行为
• 4.2.1 光亮不锈钢在 NaCl 溶液中点蚀敏感性研究
• 4.2.2 NaCl 溶液中光亮不锈钢钝化膜稳定性研究
• 4.2.3 光亮不锈钢在 NaCl 溶液中点蚀发展的研究
• 4.3 薄液膜下光亮不锈钢的腐蚀电化学研究
• 4.3.1 薄液膜测试体系的建立
• 4.3.2 不同Cl-浓度薄液膜下不锈钢耐蚀性研究
• 4.3.3 不同Cl-浓度薄液膜下不锈钢钝化膜稳定性研究
• 4.4 光亮不锈钢耐蚀原因浅析
• 4.5 小结
• 第五章 抗菌不锈钢在含异养菌介质中腐蚀行为研究
• 5.1 引言
• 5.2 微生物腐蚀实验技术
• 5.2.1 微生物实验方法
• 5.2.2 微生物腐蚀测试体系
• 5.3 抗菌不锈钢在含异养菌介质中的电化学行为
• 5.3.1 抗菌不锈钢腐蚀电位随异养菌生长繁殖的变化
• 5.3.2 异养菌对抗菌不锈钢点蚀敏感性的影响
• 5.3.3 异养菌对抗菌不锈钢钝化膜稳定性影响的研究
• 5.3.4 抗菌不锈钢在含有异养菌介质中点蚀发展过程的研究
• 5.4 抗菌不锈钢耐微生物腐蚀机理的探讨
• 5.5 小结
• 第六章 总结
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 存在的不足及对后续工作的建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢