硼不锈钢腐蚀行为初探

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1、硼不锈钢腐蚀行为初探重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：佘青指导教师：胡舸副教授专业：化学学科门类：理学重庆大学化学化工学院二O一三年四月PreliminaryExplorationonCorrosionofBoronStainlessAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofScienceBySheQingSupervisedbyAssociate.Prof.HuGeSpecialty:Chemi

2、stryCollegeofChemistry&ChemicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2013重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要硼不锈钢具有硬度强、耐热、防腐以及中子吸收断面大和可以薄壁化的优点被誉为钢中“最棒的钢”，由于近来随着核电工业和汽车工业的发展，使得硼不锈钢的需求量不断增加。但是随之而来的腐蚀与防腐研究没有跟上，由于腐蚀可能会造成重大安全事故和经济损失，因此研究硼不锈钢的腐蚀对更好的利用硼不锈钢具有重大意义。采用浸泡实验法，利用塔菲尔直线外推法、交流阻抗法和通过

3、等效电路图利用Zview软件拟合得到数据，研究了硼不锈钢在硼酸和盐酸介质以及模拟酸雨中的腐蚀电化学行为，得到不同浓度、温度、pH等条件下的开路电位、自腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻和腐蚀速率等参数。采用扫描电子显微镜得到硼不锈钢的腐蚀样貌，EDS得到材料所含成分，并进行失重实验计算腐蚀速率，分析腐蚀机理。主要结论如下：①在硼酸溶液中随着硼酸浓度增大，硼不锈钢的自腐蚀电位非常小，腐蚀速率随着浓度增大而减小，极化电阻随浓度增大而增大，当改变温度，硼不锈钢的腐蚀速率变化依然非常小，表明硼酸起到了缓蚀作用，这是硼不锈钢能在核电工业中与硼酸一起使用的原因。当

4、增加浸泡时间时所得到的失重表明随着浸泡时间延长，失重增加，说明在浸泡过程中产生了吸氧腐蚀。②在盐酸溶液中，腐蚀失重随浸泡时间延长而增加，室温下随盐酸浓度由0.1mol/L增加到2mol/L，硼不锈钢的自腐蚀电位发生负偏移，腐蚀电流密度由-2-20.032530mA·cm增至0.2032mA.cm，线性极化阻抗由585.9Ω降到96.4Ω，金属溶解产生的电荷传递电阻Rct由438.8Ω降减为86.71Ω，膜电阻增加，硼不锈钢腐蚀速-2-2+-率由0.7433mmA·cm增加到4.6431mA·cm，证明H和Cl浓度增大能加快硼不锈钢-表面氧化膜Cr2O

5、3、B2O3的溶解，从而使基体受到腐蚀，同时由于Cl存在于蚀孔内，使得腐蚀加剧。当硼不锈钢从0h开始浸泡到48h后，自腐蚀电位由-385mV变到-340mV,腐蚀电-2-2流密度由0.2032mA·cm减小到0.00469mA·cm，Rct由86.71Ω增至642.2Ω，是腐蚀前的7倍，表明随着浸泡时间变长，不锈钢表面沉积大量的腐蚀产物，减慢了基体腐蚀速率。-2当溶液温度由室温升到50C°时，硼不锈钢腐蚀电流密度0.1307mA·cm增至-20.3111mA·cm，高温时反应速率是常温时的3倍，极化电阻是常温时的一半，表明升高温度，溶液中离子运动速率

6、加快，加快了反应物的迁移，从而使腐蚀速率加快。I重庆大学硕士学位论文中文摘要③在模拟酸雨中，硼不锈钢腐蚀失重随腐蚀时间的延长而增加缓慢。在pH=6.0的模拟酸雨溶液中的极化电阻分别为pH=2.0和4.0时的106倍和3倍，随着pH值的增大，容抗弧半径增大。在pH=2.0时的腐蚀电流密度为pH=4.0时的29倍和pH=6.0时的87倍，结果说明硼不锈钢在pH=2.0时受到了严重腐蚀，在pH=4.0时腐蚀较轻，在pH=6.0时硼不锈钢表面生成了大量氧化膜，表面的腐蚀产物迁移较慢，所以硼不锈钢的腐蚀速率随pH值减小而增大。在pH=2.0的溶液中，随着温度升

7、高，硼不锈钢的极化电阻由306Ω减小到231.7Ω，-2-2腐蚀电流密度由0.1006mA·cm增至0.1363mA·cm，腐蚀速率有所增加说明温度能加快硼不锈钢的腐蚀。④由硼不锈钢在硼酸、盐酸和模拟酸雨溶液中的SEM图看出硼不锈钢在全浸实验中的腐蚀形式主要为点蚀，有可能还有晶间腐蚀，这是由于不锈钢的耐腐蚀性主要是由Cr元素决定的，硼元素的加入会使不锈钢易产生贫铬区从而发生晶间腐蚀和点蚀。-⑤硼不锈钢腐蚀主要是表面的氧化膜Cr2O3在酸性或者Cl等腐蚀阴离子存在下发生溶解反应。其次是不锈钢里面的基体受到腐蚀，浸泡时间加长，腐蚀还有可能发生水解反应。关

8、键词：腐蚀，硼不锈钢，交流阻抗，塔菲尔，失重II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTHailedas