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304不锈钢在溶液中腐蚀行为的研究 目 录摘要abstract引 言1第一章：文献综述21.1 304不锈钢的性质及应用21.1.1 304不锈钢的性质21.1.2 304不锈钢的应用31.2 304不锈钢的腐蚀31.2.1 304不锈钢的应力腐蚀31.2.2 304不锈钢的晶间腐蚀31.2.3研究的目的与意义31.2.4 缓蚀剂4第二章：实验部分62.1仪器与试剂62.2 实验方法62.2.1 304不锈钢的预处理62.2.2 NaCl浓度的影响62.2.3 温度的影响62.2.4 不同阳离子的影响72.2.5 卤素离子的影响72.2.6 酸根离子的影响72.2.7 缓蚀剂的影响7第三章 结果与讨论93.1 不同浓度NaCl对不锈钢的腐蚀行为的影响及其机理93.2 不同温度NaCl溶液对不锈钢的腐蚀行为的影响及其机理103.3 不同阳离子对不锈钢的腐蚀行为的影响及其机理113.4 卤素离子对不锈钢的腐蚀行为影响及其机理123.5不同根离子对不锈钢的腐蚀行为影响及其机理143.5.1 SO42-浓度对不锈钢腐蚀行为影响及其机理143.5.2 NO3-浓度对不锈钢腐蚀行为影响及其机理143.5.3 SO42-和NO3-对不锈钢腐蚀行为影响的比较153.6 缓蚀剂对不锈钢的腐蚀行为影响及其机理163.6.1 硫脲对不锈钢在水溶液中的腐蚀行为影响及机理173.6.2 钼酸钠对不锈钢在水溶液中的腐蚀行为影响及机理183.6.3 硫脲和钼酸钠对不锈钢影响的对比19结 论21致 谢23参考文献24304不锈钢在中性溶液中腐蚀行为的研究摘要:对304不锈钢的腐蚀研究有很多种，本实验在中性环境下探究其腐蚀行为。分别选取的环境为金属阳离子，不同缓释剂，含不同卤素的溶液以及不同浓度的氯化钠溶液，不同浓度硫酸根溶液，不同浓度的硝酸根溶液，不同温度下氯化钠溶液中304不锈钢腐蚀行为进行了研究。在研究酸根离子的影响的时候，结果表明，在某个区间范围之内，随着浓度的不断增大，腐蚀速率逐渐减小，证明这时候是具有缓蚀的效果的，证明在此区间内，二者都对不锈钢都具有明显的缓蚀作用，而在另一个区间范围内，不锈钢的腐蚀速率随着浓度的增大而增大，说明此时对不锈钢的腐蚀都有促进作用；304不锈钢在不同阳离子溶液中，不锈钢在NH4Cl溶液中腐蚀速率始终是最大的，在LiCl溶液中刚开始较小，在0.75V之后逐渐增大。，在不同卤素离子溶液中，钝化区间为：氯化钠碘化钠氟化钠溴化钠；过钝化区间为溴化钠氯化钠碘化钠氟化钠；在室温下，在0.1molL-1至1molL-1的硫脲浓度范围内，就大体而言，1molL-10.5molL-10.1molL-1；即硫脲的浓度越大，304不锈钢的腐蚀速率就越大。在0V1V的区间内，不锈钢的腐蚀速率：纯水0.1molL-1硫脲溶液，即此时硫脲对于不锈钢的腐蚀有抑制作用，即达到了缓蚀效果。在钼酸钠浓度对304不锈钢的影响研究中，选取0.1molL-1、0.5molL-1 、1molL-1的钼酸钠溶液，结果证明：钼酸钠的浓度越大，304不锈钢的腐蚀速率就越大，即加速了不锈钢的腐蚀。对在钼酸钠与硫脲两种缓蚀剂溶液中，硫脲对于腐蚀的缓蚀效果相对较好。关键词：304不锈钢 极化曲线 腐蚀速率 中性溶液ICorrosion behavior of 304 stainless steel in neutral solution and its mechanismAbstract:The study of corrosion of stainless steel has never stopped. The corrosion of stainless steel in neutral solution is studied in this paper. According to different metal cations, different release agent, electrolyte solution with different halogen and different concentration of Sodium Chloride Solution, the sulfate solution of different concentrations, nitrate solution of different concentration, the electrochemical corrosion behavior of 304 stainless steel electrode under different temperature in Sodium Chloride Solution were studied. The results showed that before the passivation potential, the greater the concentration, the corrosion rate the smaller, the better corrosion resistance, in the passive point before the two are of stainless steel has obvious inhibition effect, and after passivation point concentration Large, the corrosion rate of stainless steel is greater, indicating that the corrosion of stainless steel has a role; 304 stainless steel in different cations in solution, the corrosion rate in Sodium Chloride Solution, ammonium chloride solution and lithium chloride solution is minimum, in different halogen ions in solution, the corrosion rate of sodium bromide solution the largest, sodium fluoride solution and Sodium Chloride Solution minimum; at room temperature, the concentration of Thiourea in range of 0.1molL-1 to 1molL-1, on the whole, 1molL-10.5molL-10.1molL-1; the thiourea concentration, 30 The corrosion rate of 4 steel is bigger. In the range of 0V1V, the corrosion rate of stainless steel: pure water 0.1molL-1 thiourea solution, i.e. thiourea for stainless steel corrosion inhibition, which reached the inhibition effect of sodium molybdate concentration on the in.Study on influence of 304 stainless steel in the concentration range selected for 0.1mol/l1mol/l, results show that: the concentration of sodium molybdate increased, the corrosion rate of 304 steel is greater, which accelerates the corrosion of stainless steel. In two kinds of sodium molybdate and thiourea inhibitor solution, thiourea for corrosion inhibition effect is relatively good.Key words:304 stainless steel; polarization curve; corrosion rate; neutral solutionIII引 言何为金属的腐蚀？一般而言，金属变的跟原来不一样了，就可以说金属是被腐蚀了。1在学术界，对于金属的腐蚀，一般人们将其分为两类2：即一类为电化学腐蚀，另一类为化学腐蚀，在这两种腐蚀的情况中，最为常见的是就是电化学腐蚀了，这种腐蚀对304不锈钢的损害是非常严重的。3一旦金属被腐蚀，会严重影响其性能，影响不锈钢的使用，更为严重的是，能够对金属造成严重的损害，并且这种损害一旦产生，便不可逆转，无法修复。在现实情况下，这种司空见惯的腐蚀已经给生产造成了巨大的损失，在中国的经济迅速发展的今天 ，对于如何防护金属的腐蚀来避免给生产生活造成的损害已经刻不容缓。因此，对于不锈钢的腐蚀的研究以及寻找出一种行之有效的方法来避免其腐蚀的发生具有重要的意义。4目前的不锈钢品种已经多不胜数，多达上百种，得益于其良好的力学性能、成型性能、焊接性能还有其对大气的良好抗腐蚀性能，因此被用于食品的保存与运输过程之中，我们在日常的锅，保温饭盒都能看到304不锈钢的踪影。尽管不锈钢具有比较好的耐腐蚀的能力，然而在错综复杂的现实情况，不锈钢还是会被环境所侵蚀。5在很多非常的建筑物的建筑之中，不锈钢在装饰方面都起到了中流砥柱的作用，一旦不锈钢发生了腐蚀的情况，建筑物的美观都受到了非常大的影响。因此，对于不锈钢的腐蚀情况研究在过去几十年都受到了很大的重视，将来，对于这方面的研究也会继续持续下去。6第一章：文献综述1.1 304不锈钢的性质及应用1.1.1 304不锈钢的性质不锈钢是一种应用广泛的合金钢，在空气，酸性介质中，以及易腐蚀的环境中具有优异的抗腐蚀的能力，正是得益于其这种性能，得到了医药行业，化工等领域的青睐。 人们是依据不锈钢的组成的合金的不同来对其进行分类。在不锈钢的众多组成合金中，最主要的元素有铬Cr、镍Ni、锰Mn、钼Mo、钛Ti等。正是由于有大量的镍存在于不锈钢中，在不锈钢的表面建立起起保护作用的氧化膜，使其产生钝化，所以不锈钢才会在各种环境下都能够抗腐蚀。就镍铬钢而言，当其处在硝酸溶液当中，只有当浓度在95以上或者当温度大于70 时，这种合金才不具有稳定的抗腐蚀性，只要不处在这种条件之下，才能呈现出来稳定的状态；诸如此类，在大多数的状态下，不锈钢的状态都是稳定的，只有超过了超过了某种范围，或者逾越了某种界限，才会发生腐蚀的情况。7正是由于不锈钢具有这么多的优点，使其成为一种生活中离不开的金属，所以，对于不锈钢的研究是具有非常实用性的意义的。相较于200系列的不锈钢材料来说，304不锈钢的防护能力要强的多。也比这种不锈钢更能耐高温，一般情况下不能大于650。总言之，是一种性能优良的金属材料。1.1.2 304不锈钢的应用不锈钢具有很多的特性，例如抗腐蚀，例如外观优美，在生活中的使用越来越广。近年来，不锈钢已成为在建筑领域金属材料应用的龙头。要想更好的使用和应用不锈钢，必须要充分了解其特性，然后研究出来一种能够增强其抗腐蚀性能的方法，让不锈钢更好的得到运用。8不锈钢的研究进展也不是一蹴而就的，而是经历了不断的挫折与发展的。不锈钢的众多优点并不是说一开始就被人们发现了的，它经历了一个漫长的暴露过程。9虽然不锈钢在今天的应用非常广泛，但在早些年间，人们对于不锈钢的特性以及优点各方面的了解并不是十分透彻，对于其研究也不是特别的深入，使其在刚开始的应用仅仅是小范围的，随着经济的发展，以及无数学者的对不锈钢的深入研究，才使得不锈钢的应用达到如此广泛的范围。不锈钢与其他金属相比，其具有很多优势，其中一点就是耐用性，10我们在使用的过程中，不需要花很多的心思去维护，不仅仅耐用性好，而且成本低。人们之所以选择不锈钢作为使用过程中的材料，必然是要考虑多方面的因素的，在综合的考虑各方面的因素之后，显然不锈钢是最优的。 304不锈钢之所以得到了大众的认可主要得益于其在食品的加工运输当中的优势，在这一点上是优于其他的不锈钢的。在我们的生活中离不开304不锈钢的作用，随处可见的餐具等生活工具中都有其踪影。不仅仅是在食品的储存运输方面大显身手，在别的领域也毫无逊色，发挥着其巨大的作用。毫不夸张的讲，我们的生产生活当中是离不开304不锈钢的。111.2 304不锈钢的腐蚀1.2.1 304不锈钢的应力腐蚀在金属的使用过程中，有一个问题是显而易见并且不容忽视的，那便是金属的腐蚀。腐蚀对于金属的应用到底具有多大的危害？答案当时是危害非常大，不容小觑。每年都给我国的经济造成了很大的损害，严重的阻碍了我国的经济发展。要想避免这一点，就必须对不锈钢的腐蚀有一个清晰透彻的了解。所谓的应力腐蚀，就是零件产生了断裂现象，这是现象是如何产生的呢？是在某种特定的介质的环境下，配合以拉应力，两者的共同作用之下导致了这种现象的发生。 应力腐蚀，顾名思义，罪魁祸首便是应力和腐蚀，这两者缺少了任何一个就不会发生应力腐蚀的现象，在这两者的作用下，使得不锈钢材料被损害。拉应力是使得应力腐蚀发生的第一要素，当然也不排除某些情况下，压应力可能也会产生相同的效果。也并不说只要存在压应力，应力腐蚀就会产生，还必须具备其他的条件。其中，KISCC必须要小于强度因子，只有同时具备了这两个条件，才会发生应力腐蚀。就目前的学界观点来看，阳极溶解以及氢致开裂是对于应力腐蚀的发生的原因的解释。1.2.2 304不锈钢的晶间腐蚀 当在贴近金属的晶界地方有腐蚀的发生，我们把这种情况称之为晶间腐蚀。就其表面而言，金属的色泽以及表面的形状不会发生任何的改变，即丝毫不会影响其外部情况。但在金属内部却产生了恶劣的影响，减小了金属的晶粒之间的结合强度，并且这种腐蚀会发生在很多合金身上。对于已经发生了应力腐蚀的不锈钢而言，一但有应力作用于不锈钢时，就会产生断裂，12不锈钢强度大的这一优势也在这种情况的被摧毁的无影无踪了，因此，对于不锈钢而言，这是极其危险的。晶间腐蚀并不仅仅的发生在某一部位，在不锈钢的很多地方都可以发生。不锈钢在所有金属的抗腐蚀性能里可谓算是翘楚了，这一点上起到最大作用的就是铬。成也萧何败萧何，铬的含量决定了不锈钢是被腐蚀还是抗腐蚀。这个分水岭就是12%。这是因为不锈钢里面的碳，溶解度要大于室温下的溶解度，13并且再加上其扩散速度很大，所以会与铬形成化合物，这样就会使得不锈钢被侵蚀。所以，不锈钢是否会被侵蚀，则取决于当中铬的含量是大于12%还是小于12%。1.2.3 研究的目的与意义金属在很多情况下都会发生腐蚀，并且会给社会生活造成严重的损害，在大气中，高温中，酸碱性的环境中都会导致其发生腐蚀。14由于不锈钢在抗均匀腐蚀这一方面具有显著的优势，所以得到了许多行业的青睐，被应用于广泛的领域中去。304是最适合食品的加工的一种不锈钢，所以在日常的生活当中，是非常常见的。但是如果是在高温的易腐蚀的环境当中，很容易被侵蚀，在中性溶液中也不例外，会产生腐蚀，严重了影响了日常生活中对于304不锈钢的应用，所以寻找一种保护304不锈钢不被腐蚀的方法是及其重要的。1.2.4 缓蚀剂对304不锈钢的影响当金属在某种介质中的腐蚀速率减小了甚至于停止了，我们称这种介质为缓蚀剂，缓蚀剂可以是一种物质单独产生作用，也可以是好几种的物质相互配合共同产生作用，一般来说，缓蚀剂发生作用有固定的形式和一定的浓度范围。通俗的讲，缓蚀剂就是对金属形成保护作用，使其在易腐蚀的环境中不腐蚀或者说是腐蚀的速度非常的缓慢。显然，缓蚀剂在金属的应用方面是具有非常重要的作用，也正是因为此，所以现实的生产和生活中对于缓蚀剂的运用可以说是非常之广，对于缓蚀剂的研究也是多如牛毛。当前的环境来看，对于防护金属的腐蚀来说，运用缓蚀剂是最为有效的方法之一。缓蚀剂不仅仅能够高效的防止金属的腐蚀，并且在经济层面也具有显著的优势，显然已成为防护的中心。 在对金属的防护日益重要的今天，当然离不了缓蚀剂的作用，没有中间环节和流程条件的缓蚀剂的操作使得其深得人们的喜欢。虽然操作简单，但是缓蚀剂发挥有效的作用却也是有难度的。因为对应的环境条件如果一旦改变，就会影响其效果，也不是说如果满足了这一条件就可以让其发挥万能的作用，因为有时候它会不如人意的出现相反的作用效果，促进不锈钢的腐蚀。这个时候我们就应该考虑到是不是还需要别的条件，接着人们发现其对浓度的要求也是很高的，只有满足了一定的浓度范围才可以发挥效果。尽管如此，相对其他的物质而言，缓蚀剂还是一种可选性最高的。在未来通过对缓蚀剂的研究，相信一定可以弥补其不足，能够让它发挥更大的作用。第二章：实验部分2.1仪器与试剂 实验所用主要仪器（见表2.1）与主要试剂（见表2.2）有：表2.1 实验主要仪器Table 2.1 main instruments of experiment实验仪器型号生产厂家电化学工作站集热式恒温磁力搅拌器电子天平SI1287/1255DF-101SAL104英国Solartron公司巩义市予华仪器有限责任公司梅特勒-托利多集团表2.2 实验主要试剂Table 2.2 main reagents of experiment实验药品规格生产厂家乙醇氯化钠溴化钠无水硫酸钠硝酸钠尿素硫脲无水碘化钠钼酸钠分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯无锡市亚泰联合化工有限公司天津市北方天医化学试剂厂天津市大茂化学试剂厂天津市大茂化学试剂厂天津市大茂化学试剂厂天津市永大化学试剂开发中心天津市光复科技发展有限公司天津市大茂化学试剂厂北京北北精细化学品有限责任2.2 实验方法 本实验使用采用Solartron 1287与Solartron 1255电化学工作站来进行阳极极化，本实验全部采用三电极系统：工作电极为金属304不锈钢片（1cm1cm），对电极为铂片（1cm1cm），参比电极为 vs(Ag/AgCl)电极。扫描速率为10mV/s，终止扫描电压为2V。2.2.1 304不锈钢的预处理试样采取市售的304不锈钢，经过加工制作为式样以后，用锉刀刻画出100mm100mm的正方形，经过清洗之后，涂上AB胶水，晾干之后使用。2.2.2 NaCl浓度对304不锈钢的腐蚀影响本实验设置环境为在同一室温下，即20OC温度下，改变NaCl溶液的浓度，分别为0.1molL-1、0.5molL-1、1molL-1，来测量对304不锈钢的腐蚀行为，探究其对304不锈钢的影响。2.2.3 温度对304不锈钢腐蚀的影响本实验中设置的环境为0.1molL-1的NaCl溶液，分别设置温度变量为10OC、20OC、30OC，来探究不锈钢腐蚀行为的不同影响。2.2.4 阳离子的影响本实验中选取的中性溶液有NaCl溶液、KCl溶液、LiCl溶液、NH4Cl溶液，在同一室温下分别测量304不锈钢的腐蚀行为，从而得出304不锈钢的阳极极化曲线。2.2.5 不同卤素离子的影响实验分别选用不同浓度的的氯化钠、氟化钠、溴化钠、碘化钠溶液，分别测量卤素离子的浓度对304不锈钢腐蚀的影响，再选取相同浓度，和室温下的不同卤素离子，探究不同卤素离子对不锈钢腐蚀的影响。2.2.6 不同酸根离子对304不锈钢腐蚀影响（1） 硫酸根离子对不锈钢腐蚀的影响 本实验设置的环境的在室温下，即20OC的温度，改变的变量为NaSO4溶液的浓度，分别是0.05molL-1、0.1molL-1、0.5molL-1、1molL-1，探究不同浓度下的304不锈钢的腐蚀性行为，总结出硫酸根离子对304不锈钢腐蚀的影响。（2） NO3-的影响本节分别选取不同浓度的NaNO3溶液，设置NaNO3溶液的浓度为0.05molL-1、0.1molL-1、0.5molL-1、1molL-1，在同一室温下测量对304不锈钢腐蚀的影响。从而得到304不锈钢在不同浓度NaNO3溶液中的阳极极化曲线图。（3） 在同一室温下，选取相同浓度（0.1molL-1）的NaSO4溶液，NaNO3溶液，测量NaSO4溶液，NaNO3溶液对304不锈钢腐蚀的影响。2.2.7 不同缓蚀剂对304不锈钢腐蚀行为的影响 本实验选取的缓蚀剂分别是硫脲与钼酸钠，设置相同温度，相同浓度，然后对304不锈钢的腐蚀行为进行研究，得到在0.1molL-1硫脲与0.1molL-1钼酸钠两种溶液中的腐蚀结果。通过对比两种实验结果，比较两种缓蚀剂的缓蚀效果。第三章 结果与讨论3.1 不同浓度NaCl溶液对304不锈钢的腐蚀行为的影响及其机理图3.1 304不锈钢在不同浓度氯化钠溶液中的阳极极化曲线 (1)0.1molL-1NaCl， (2)0.5molL-1NaCl， (3)1molL-1NaCl。Fig. 3.1 Anodic polarization curves of 304 stainless steel at different concentrations of Sodium Chloride Solution图3.1为304不锈钢在不同浓度NaCl溶液中的阳极极化曲线，由图可知，304不锈钢不同浓度NaCl溶液中均有明显的钝化行为，金属表面上生成紧密的，覆盖性良好的物质，阻断了金属的溶解。15以304不锈钢在0.1molL-1NaCl溶液中的腐蚀极化曲线为例。金属在-0.75V时开始正常溶解，随着电势的增加，电流密度不断增大，但当电势增加到-0.4V后，电流密度不在随着电势的增加而增加，这个过程称为金属的钝化过程。当电势达到0.25V时，电流密度又随着电势的增加开始增大，金属溶解速度重新增大，这是过钝化现象。由图中可以明显看出，钝化区间的宽度0.1molL-1NaCl0.5molL-1NaCl1molL-1NaCl,可以得出随着浓度的增大，钝化区间变窄，在过钝化区可以看出，随着NaCl溶液浓度的增大，304不锈钢的腐蚀速率增大。关于氯离子为何会对不锈钢产生这种腐蚀的效果，众说纷纭，目前主流的观点有两种。有一种观点认为出现这种情况的原因是因为Cl-的半径小，因此有很强的穿透能力，由于氧化膜内会存在孔隙，这种空隙虽然是极小的，但还是能够被Cl-穿透。一旦Cl-到达了表面，就会与金属之间发生一种相互作用，在这种作用下，就会有化合物的生成，性质为可溶性。这样一来，就会改变保护膜的性质，金属也就被侵蚀了。这种理论称之为成相膜理论。另外一种说法就是因为氯离子很容易就被金属所吸引了，在这种很强的吸引力的作用下，导致了保护膜被破坏掉了。一旦这种现象发生了，保护膜表面的氧就会因为被排挤而越来越少。对于金属的保护膜期起决定作用的氧一旦被氯离子挤掉，后果很显然，不锈钢就被侵蚀了。Cl-并不会和阳离子一样生成保护膜保护不锈钢不被腐蚀。而是生成了可溶于水的化合物。3.2 温度对304不锈钢在NaCl溶液中的腐蚀行为影响及其机理图3.2 304不锈钢在不同温度的0.1molL-1NaCl溶液中的阳极极化曲线 Fig. 3.2 304 anodic polarization curves of stainless steel in 0.1molL-1NaCl solution at different temperatures图3.2为 304不锈钢在不同温度的0.1molL-1NaCl溶液中的阳极极化曲线，由图可知，随着NaCl温度的不断增大，腐蚀电位基本保持一致，在活性溶解区之后，腐蚀电流密度逐渐增大，随着温度的升高，腐蚀钝化区间逐渐减小，显然，304不锈钢在0.1molL-1NaCl溶液中的腐蚀速率：30OC20OC10OC。 通过查阅文献，自催化理论表明点蚀的产生是由于温度的不断增加,正是因为温度升高了，304不锈钢表面的钝化膜之溶解反应也大大加快，而且这个时候，304不锈钢里面的铬也不断地扩散到金属表面，这样便又重新形成新的钝化膜，16但是，304不锈钢表面的钝化膜又会不断地溶解，而且溶解的很快，这就造成了钝化膜会一直变薄直到被破坏。更为严重的是，这个时候金属表面能因为温度的升高也不断增加，因而越来越多的活性点分布在金属表面，这时钝化膜更容易破裂了。对于点蚀的发展过程,温度不断增加，相应的，H+的扩散也在不停地加快，这样便使自催化的过程受到了阻碍,同样的，温度升高后，水解反应也随之加速，这样也对自催化过程有了促进的作用,这样来看，点蚀的萌生及发展这一整个过程中,温度起到了重要影响，温度升高，点蚀的萌生会被加速。从另一方面来说，温度的升高也使溶液中的离子动能变大，这样溶液的电阻就变得很小了，因为迁移速度变大了。所以升高温度对304不锈钢的腐蚀具有促进作用，温度的升高也促进了溶液中氯离子的移动，增加了氯离子对304不锈钢钝化膜的腐蚀，由此可以得出随着温度的升高，304不锈钢的腐蚀速率在不断加大。3.3 不同阳离子对304不锈钢腐蚀的影响及其机理图3.3 304不锈钢在含不同阳离子的溶液中的阳极极化曲线 Fig. 3.3 304 anodic polarization curves of stainless steel in solutions containing different cations由图可以得出，在-0.5V0.75V的区间内，20OC下的不同阳离子溶液中304不锈钢的腐蚀：NH4Cl溶液LiCl溶液NaCl溶液；在0.75V之后，NH4Cl溶液NaCl溶液LiCl溶液。NH4Cl溶液中304不锈钢的腐蚀速率是最大的，我认为是由于NH4Cl的水溶液呈弱酸性，加速了304不锈钢的腐蚀。在-0.5V0.75V的区间内，304不锈钢在LiCl溶液中的腐蚀速率要大于在NaCl溶液中的腐蚀速率，但在0.75V之后，304不锈钢在NaCl溶液中的腐蚀速率要大于在LiCl溶液中的腐蚀速率。3.4不同卤素离子对304不锈钢腐蚀行为的影响及其机理图3.4 304不锈钢在含不同卤素离子的溶液中的阳极极化曲线Fig. 3.4 304 anodic polarization curves of stainless steel in solutions containing differenthalogen ions由图3.4可得知，在钝化区间内，304不锈钢在NaI溶液中的腐蚀电流密度相对于在NaF溶液、NaBr溶液、NaCl溶液中而言相对的不平稳，这是因为在其余的三种溶液中，都有较稳定的保护膜的生成。观察304不锈钢在NaI溶液中的钝化区间，我们能明显看出来：在-0.75-0.25V的区间内，腐蚀速率还是比较平稳的，而在-0.25V0.25V的区间里，能看到腐蚀速率的明显下降现象，17此时溶液中肯定有某种反应的发生，结合实验现象，溶液的颜色开始变黄，我推测是有碘单质的生成。通过比较可以得出：在-0.250.5的区间内，304不锈钢在几种溶液中腐蚀的速率：NaClNaINaFNaBr；在0.52.0的区间内：腐蚀速率的大小比较：NaBrNaClNaINaF。在钝化区间内，曲线3的腐蚀速率是最低的，而在过钝化区，持续增长，腐蚀速率变为最大，同时可以看出来，图3的钝化区间中有一个小峰，通过翻阅现有的文献可以知道，304不锈钢不耐溴离子的腐蚀。在溴离子的作用下，会有点蚀的发生，此时金属的内壁会遭到了均匀的腐蚀。孔蚀在一开始的状态为活化状态 ，但是这种状态并不能一直持续下去的。逐渐的Cr元素就会累积，随着这种累积的程度越来越大，Cr就会在金属的内壁产生一种膜，使其钝化。这个时候金属表面的元素迁移就会大量的减少，也就很少存在物质沉积，个时候腐蚀处于一个静止的状态。但是不是证明腐蚀就停止了，因为不锈钢的局部活化会继续侵蚀不锈钢。183.5不同酸根离子对304不锈钢腐蚀行为的影响及其机理3.5.1 硫酸钠浓度对304不锈钢腐蚀行为的影响及其机理图3.5.1 304不锈钢在含不同浓度的Na2SO4溶液中的阳极极化曲线Fig.3.5.1 304 anodic polarization curves of stainless steel in Na2SO4 solution with different concentrations如图探究打的是硫酸根离子对于304不锈钢的腐蚀的影响，由图中可以看出，304不锈钢在Na2SO4溶液中的钝化区间大小为：0.05molL-10.1molL-10.5molL-11molL-1;即浓度越大，钝化区间越小；同时，在过钝化区，304不锈钢的腐蚀速率为1molL-10.5molL-10.1molL-10.05molL-1;说明随着SO42-浓度的增大，不锈钢的腐蚀速率也增大。但是在钝化区不锈钢的腐蚀速率为0.05molL-10.1molL-10.5molL-11molL-1证明在-0.5V1.5V的区间里，添加Na2SO4对于304不锈钢的腐蚀有抑制作用，而当电位大于1.5V时，硫酸钠对于304不锈钢的腐蚀有促进作用。3.5.2 硝酸钠浓度对304不锈钢腐蚀行为的影响及其机理 图3.5.2 304不锈钢在含不同浓度的NaNO3溶液中的阳极极化曲线Fig. 3.5.2 304 anodic polarization curves of stainless steel in NaNO3 solution with different concentrations图3.5.2为304不锈钢在不同浓度NaNO3溶液体系中的阳极极化曲线，由图中可以看出，304不锈钢在0.05molL-1NaNO3溶液中的阳极极化曲线与在0.1molL-1NaNO3溶液中的阳极极化曲线类似，在0.5molL-1NaNO3溶液中的和在1.0molL-1NaNO3溶液中的阳极极化曲线差别也不大，所以选取在0.1molL-1NaNO3溶液中的阳极极化曲线和在1molL-1NaNO3溶液中的阳极极化曲线分析，从图中可得知，在钝化区间内，304不锈钢的腐蚀速率：0.1molL-1NaNO3溶液1molL-1NaNO3溶液，即在此区间内，NaNO3对不锈钢的腐蚀有抑制作用，在维钝电位之后，304不锈钢的腐蚀速率：1molL-1NaNO3溶液0.1molL-1NaNO3溶液，即在此之后，NaNO3对304不锈钢的腐蚀有促进作用，NaNO3溶液的浓度越大，腐蚀速率也越大。3.5.3 304不锈钢在硫酸钠溶液和硝酸钠溶液腐蚀行为影响的比较图3.5.3 304不锈钢在Na2SO4溶液和NaNO3溶液腐蚀行为影响的比较Fig.3.5.3 304 comparison of corrosion behavior of stainless steel in Na2SO4 solution and NaNO3 solution图3.5.3为304不锈钢在硫酸钠溶液和硝酸钠溶液腐蚀行为的阳极极化曲线对比，由上图可以看出来，在同一室温下，304不锈钢在0.1molL-1的Na2SO4溶液和0.1molL-1NaNO3溶液的腐蚀速率均大于在纯水中的腐蚀速率，即在室温下，0.1molL-1的浓度下，Na2SO4溶液和NaNO3溶液对304不锈钢的腐蚀均有促进作用，从图中明显可以看出来，相同温度浓度的条件下，不锈钢的腐蚀速率：Na2SO4溶液NaNO3溶液，即304不锈钢在Na2SO4溶液中更易腐蚀。3.6. 不同缓蚀剂对304不锈钢中性水溶液中腐蚀行为影响的比较3.6.1 硫脲浓度对304不锈钢腐蚀行为的影响及其机理图3.6.1 304不锈钢在含不同浓度的硫脲溶液中腐蚀行为的阳极极化曲线Fig.3.6.1 304 anodic polarization curves of stainless steel in different concentrations of thiourea solution图3.6.1为304不锈钢在含不同浓度的硫脲溶液中腐蚀行为的阳极极化曲线，从大体的趋势上来看，304不锈钢在不同浓度中的硫脲溶液中的腐蚀速率：1molL-10.5molL-10.1molL-1；即硫脲的浓度越大，304不锈钢的腐蚀速率就越大。在0V1V的区间内，不锈钢的腐蚀速率：纯水0.1molL-1硫脲溶液，即此时硫脲对于不锈钢的腐蚀有抑制作用，即达到了缓蚀效果。通过翻阅文献可以了解到，硫脲并不是会一直表现为缓蚀的作用，19即使是处在相同的一个介质环境中，这是与其浓度有关的。在特定的浓度范围内，硫脲可能会对不锈钢具有抑制其腐蚀的作用，但是在某些浓度中，又对其呈现出相反的促进作用。硫脲的存在形态通常来说有两种，一种是质子型，另一种是分子型。质子化的会与水溶液中的氢离子结合，这个时候就有TUH+的形成了，这对于阴极的析氢反应具有促进的效果，而分子型则具有相反的作用。硫脲浓度的不同对于二者也具有不同的作用，在浓度低时，质子型硫脲的优势比较明显，就加速了阳极的溶解。而在高浓度的硫脲溶液中，均匀的氧化膜会不断的加厚，这样就会导致速率的减小了。通过对比几条不同浓度的硫脲溶液中的腐蚀行为的阳极极化曲线，可以得出：硫脲的浓度越小，对不锈钢的缓蚀效果越好。3.6.2 钼酸钠浓度对304不锈钢腐蚀行为的影响及其机理图3.6.2 304不锈钢在含不同浓度的钼酸钠溶液中腐蚀行为的阳极极化曲线Fig. 3.6.2 304 anodic polarization curves of corrosion behavior of stainless steel in sodium molybdate solution with different concentrations 图3.6.2为304不锈钢在含不同浓度的钼酸钠溶液中腐蚀行为的阳极极化曲线，从图中的钝化区间的大小可以看出来，看出304不锈钢在1molL-1的钼酸钠溶液的钝化区间小于其在0.1molL-1的钼酸钠溶液中的钝化区间，并且304不锈钢在溶液中的致钝点位：0.1molL-1的钼酸钠1molL-1的钼酸钠，其在过钝化区间内，不锈钢的腐蚀速率：1molL-1的钼酸钠0.1molL-1的钼酸钠，证明在室温下，0.1molL-11molL-1的浓度范围内，钼酸钠的浓度越大，304不锈钢的腐蚀速率就越大，即加速了不锈钢的腐蚀。通过翻阅现有的文献，20可以得知钼酸根离子的主要的性能机理有两种，一种是对于亚稳态下的点蚀进行控制，另一种是稳定点蚀。对于如何使得不锈钢在易腐蚀的环境下防止点蚀的发生，无机钼酸盐主要是通过增加点蚀的点位来达成的。但是钼酸盐对于金属的保护作用并不是一概而论的，而是受其浓度以及不锈钢所处的介质条件有关系。同时，外界的条件对于其状态也有很大的影响。钼酸钠主要是控制阳极来达到其缓蚀的效果的，但是一旦钼酸钠的用量没有达到所需的条件，就会加速腐蚀。这是因为在阳极的表面有电池反应。在本节实验中，钼酸钠就对304不锈钢的腐蚀产生了促进的效果。3.6.3 比较304不锈钢在不同的缓蚀剂溶液中的腐蚀行为及其机理研究图3.6.3 304不锈钢在含不同缓蚀剂溶液中腐蚀行为的阳极极化曲线Fig.3.6.3 304 anodic polarization curves of corrosion behavior of stainless steel in different corrosion inhibitors如图探究的是不同缓蚀剂对304不锈钢的腐蚀行为的影响的比较，我们可以看出304不锈钢在钼酸钠溶液中的腐蚀速率始终大于其在硫脲溶液中和在纯水中的腐蚀速率，所以证明，0.1molL-1的浓度下，钼酸钠对于不锈钢的腐蚀反而促进了其腐蚀，也就是说在此种状况下并没有达到缓蚀剂的效果。在0V1.25V的区间内，不锈钢在硫脲溶液中的腐蚀速率要小于其在纯水中的腐蚀速率，即抑制了不锈钢的腐蚀，具有缓蚀效果。因此可以得出，304不锈钢在钼酸钠溶液中更易腐蚀，也就是说钼酸钠的缓蚀效果没有硫脲好。结 论本实验通过稳态阳极极化曲线法，测定304不锈钢在中性溶液中的腐蚀行为及分析其在体系中的腐蚀机理。得到以下结论：1.在不同浓度的NaCl溶液中，304不锈钢的腐蚀效率在1molL-1的溶液中最大，在0.1molL-1溶液中最小。说明Cl-的浓度越大，不锈钢的腐蚀速率越大。 2.在不同温度，相同浓度的的NaCl溶液中，随着NaCl温度的不断增大，腐蚀电位基本保持一致，在活性溶解区之后，腐蚀电流密度逐渐增大，随着温度的升高，腐蚀钝化区间逐渐减小，显然，304不锈钢在0.1molL-1NaCl溶液中的腐蚀速率：30OC20OC10OC。即温度的升高加速了304不锈钢的腐蚀。 3.不同阳离子对304不锈钢腐蚀影响中，在-0.5V0.75V的区间内，20OC下的不同阳离子溶液中304不锈钢的腐蚀：NH4Cl溶液LiCl溶液NaCl溶液；在0.75V之后，NH4Cl溶液NaCl溶液LiCl溶液。NH4Cl溶液中304不锈钢的腐蚀速率是最大的，我认为是由于NH4Cl的水溶液呈弱酸性，加速了304不锈钢的腐蚀。在-0.5V0.75V的区间内，304不锈钢在LiCl溶液中