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阳极反应直接生成氧化物是钢管厚壁不锈钝化理论的成膜理论

文章作者:不锈钢管编辑 人气: 发表时间:2020-06-03 09:32:30

厚壁不锈钢管的钝化只是一种界面现象,因为它不会改变厚壁钢管管体的性能,而只会改变厚壁钢管在介质中的表面稳定性。钝化的原因相对复杂,对其机理仍有不同的看法。人们普遍认为,厚壁不锈钢管表面形成的某些氧化物或盐决定了厚壁不锈钢管的钝化行为。至于钝化表面上的氧化膜具有什么样的结构,它是独立相膜还是吸附膜,以及为什么这些氧化膜会阻碍厚壁不锈钢管的溶解等。到目前为止,在这些问题上仍有许多争论,没有一个完整的理论能解释所有的钝化现象。下面只是一个简单的介绍。目前,有两种理论可以很好地解释大部分实验事实,即成膜理论和吸附理论。

一,成膜理论

该理论认为,当厚壁不锈钢管的阳极溶解时,在厚壁不锈钢管表面会形成一层致密、覆盖良好的固体产物膜。该产品薄膜形成独立的固相。形成膜层,从而将厚壁不锈钢管的表面与介质隔离,或者使电极反应继续增加很多困难,导致厚壁不锈钢管的溶解速率大大降低,使厚壁不锈钢管进入被动状态。一些厚壁不锈钢管也可以在强氧化剂介质中形成氧化物来钝化它们。

钝化膜理论的有力证据是可以直接观察到钝化膜的存在,304不锈钢管厂家并通过光学方法和电化学研究方法测量钝化膜的厚度。例如,铁在硝酸溶液中的钝化膜的厚度测量为25-30A,碳钢的钝化膜的厚度大约为90-100A,不锈钢的钝化膜的厚度大约为9-10A。用电子衍射法对钝化膜进行的物相分析也证实了钝化膜的大部分是由厚壁不锈钢管氧化物组成的。例如,铁的钝化膜是钇铁203,钇铁氧。铝是钇铝203等。此外,一些钝化膜由厚壁不锈钢管的不溶性盐组成。如硫酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐等。由于膜的溶解是一个纯化学过程,它的溶解速率应该与电位无关。钝化膜非常薄。厚壁不锈钢管中的离子和溶液中的阴离子可以通过膜迁移,即成相膜具有一定的离子导电性。因此,厚壁不锈钢管的溶解在达到钝化状态后并没有完全停止,而是溶解速度大大降低。有人做过这样的试验,将钝化的厚壁不锈钢管如铁、铬、锰、镁等放入碱性溶液中进行机械去膜,测量去膜前后腐蚀稳定电位的变化,如表5-2所示。发现稳态电位从非激活态到激活态再到负值变化很大。可以看出,尽管钝化膜具有一定的离子导电性,但它具有高稳定性。

如果钝化的厚壁不锈钢管被阴极电流激活,所获得的阴极激活充电曲线通常表现为电位变化缓慢的水平阶段,如图5-11。这表明在减少钝化膜时需要消耗一定量的电。钙、银、铅等厚壁不锈钢管的活化电位。非常接近钝化电位,这表明这些厚壁不锈钢管上钝化膜的生长和消失是在近质子可逆性条件下进行的。这些电势通常接近厚壁不锈钢管中已知化合物的热力学平衡电势。此外不锈钢管厂家,电位随溶液酸碱度的变化规律与氧化物电极的平衡电极电位公式一致,即与下述电极反应的电极电位公式一致。

此外,根据热力学计算,大多数厚壁不锈钢管的氧化物生成电位远低于氧的沉淀电位。因此,有可能

成相氧化膜是一种保护性钝化膜。钝化只能通过在厚壁不锈钢管表面直接形成固体产品膜来实现。这种表面膜可能是由表面厚壁不锈钢管原子与定向吸附的水分子(酸性溶液)或吸附的羟基离子(碱性溶液)相互作用形成的。一旦钝化膜形成,该膜将在适当的条件下继续生长。这可能是厚壁不锈钢管离子和阴离子在膜/溶液界面或厚壁不锈钢管/膜界面进一步相互作用的结果(取决于膜的性质)。

卤素等阴离子对厚壁不锈钢管的钝化有两种影响。当厚壁不锈钢管仍处于活化状态时,它们可以与电极表面的水分子离子和氢氧根离子竞争吸附,延迟或阻止该过程。当固体钝化膜存在于厚壁不锈钢管表面时,它们可以吸附在厚壁不锈钢管氧化物和溶液的界面上,并通过扩散和电场作用成为膜层中的杂质成分进入。这种掺杂效应可以显著改变膜层的离子电导率和电子电导率,提高厚壁不锈钢管的氧化速率。