不銹鋼的極化曲線,見圖1-5。圖1-5描述了不銹鋼以及有活化、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)。
金屬或合金在不同條(tiao)件下,其電化學腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)有(you)四(si)種狀(zhuang)(zhuang)態:一(yi)是活(huo)(huo)化狀(zhuang)(zhuang)態,腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電流強度較大(da),因(yin)而腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速度較快;二是相對(dui)穩(wen)定(ding)狀(zhuang)(zhuang)態,即(ji)金屬處于可(ke)以鈍(dun)化也(ye)可(ke)以活(huo)(huo)化狀(zhuang)(zhuang)態;三是鈍(dun)化穩(wen)定(ding)狀(zhuang)(zhuang)態,金屬只處于鈍(dun)化狀(zhuang)(zhuang)態,而且是穩(wen)定(ding)的(de)(de),能夠自動鈍(dun)化,只有(you)很(hen)小(xiao)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電流,腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速度很(hen)小(xiao);四(si)是過鈍(dun)化狀(zhuang)(zhuang)態,當金屬處于過鈍(dun)化狀(zhuang)(zhuang)態時有(you)較高的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電流,不銹鋼也(ye)是如此(ci)。
為(wei)了提高不(bu)(bu)銹鋼的(de)耐腐(fu)蝕性能,一(yi)般(ban)希望(wang):不(bu)(bu)銹鋼易(yi)處于鈍(dun)(dun)化狀(zhuang)態,也就是可(ke)以自(zi)動鈍(dun)(dun)化;不(bu)(bu)銹鋼鈍(dun)(dun)化后腐(fu)蝕電流密度要很低;不(bu)(bu)銹鋼鈍(dun)(dun)化狀(zhuang)態的(de)(腐(fu)蝕)電位范圍要寬。
上述三點分別(bie)指出了不銹(xiu)鋼獲(huo)得鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)的必(bi)要(yao)條件、鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀態的腐蝕速度和(he)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)狀態的相對(dui)穩定性(xing)。
不(bu)銹鋼(gang)只有(you)處在鈍(dun)化(hua)狀態(tai)方(fang)能耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi),這時鈍(dun)化(hua)狀態(tai)腐蝕(shi)(shi)(shi)電流最(zui)小(xiao),腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度最(zui)慢(man)(man),其他三種(zhong)狀態(tai)下(xia)(xia)不(bu)銹鋼(gang)都是不(bu)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)的。由此(ci)可見,不(bu)銹鋼(gang)的“不(bu)銹”是相對的,只是在鈍(dun)化(hua)狀態(tai)下(xia)(xia),腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度比較慢(man)(man)。
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)性的(de)水溶液或硝酸中(zhong),不(bu)銹鋼的(de)鈍化(hua)薄膜(mo)(mo)非常(chang)穩定。即(ji)使(shi)是(shi)由于(yu)(yu)劃傷(shang)或破損等原因,使(shi)一部分(fen)(fen)薄膜(mo)(mo)被破壞了,它還(huan)具有立即(ji)再生(sheng)和恢復的(de)功能(neng)。前面談到的(de)環(huan)境氧化(hua)作用是(shi)指(zhi)從金(jin)屬(shu)原子中(zhong)釋放電子的(de)反應,如果人為(wei)地借助于(yu)(yu)外部電源,將“試驗(yan)金(jin)屬(shu)”置于(yu)(yu)“試驗(yan)溶液”中(zhong)作為(wei)電解陽(yang)極(ji)并通電流,此時就能(neng)求出電位(wei)(氧化(hua)力)與電流(腐蝕速度(du))的(de)相關曲線和環(huan)境的(de)氧化(hua)力強度(du)。這個曲線稱為(wei)陽(yang)極(ji)分(fen)(fen)極(ji)曲線,如圖1-5所示(shi)。
由圖1-5可以看出(chu),隨(sui)著(zhu)電(dian)位(wei)的(de)升(sheng)高,先是(shi)(shi)陽極(ji)(ji)氧化反應(溶解反應)呈增強趨勢;接下來是(shi)(shi)“活(huo)化狀態”電(dian)位(wei)區(qu)的(de)電(dian)流(liu)增加(jia);然(ran)后是(shi)(shi)不依賴于(yu)電(dian)位(wei)增加(jia)顯示小電(dian)流(liu)的(de)“鈍化狀態”電(dian)位(wei)區(qu);最后再次(ci)出(chu)現隨(sui)著(zhu)電(dian)位(wei)的(de)增加(jia)的(de)“過鈍化狀態”電(dian)位(wei)區(qu)。這里的(de)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)Ecorr是(shi)(shi)成為陽極(ji)(ji)電(dian)流(liu)和陰極(ji)(ji)電(dian)流(liu)相等(deng)條件的(de)電(dian)位(wei)。
增加鋼(gang)的(de)鉻含(han)量(liang),則陽(yang)極分極曲線的(de)變化(hua)(hua)如(ru)圖1-6所示。因鉻的(de)含(han)量(liang)增加,最大陽(yang)極溶(rong)解電流(liu)及靜態(tai)區的(de)陽(yang)極電流(liu)趨(qu)向于減少。不銹(xiu)鋼(gang)的(de)鉻(Cr)含(han)量(liang)在12%以上時,不銹(xiu)鋼(gang)易(yi)于從活性狀(zhuang)態(tai)向鈍化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)轉移而呈(cheng)現穩(wen)定的(de)鈍化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)。