CN112267136A - 一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法 - Google Patents

一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112267136A
CN112267136A CN202011047924.9A CN202011047924A CN112267136A CN 112267136 A CN112267136 A CN 112267136A CN 202011047924 A CN202011047924 A CN 202011047924A CN 112267136 A CN112267136 A CN 112267136A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stainless steel
pitting
improving
potential
electrochemical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011047924.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112267136B (zh
Inventor
孙阳庭
吕晨曦
陈斌
刘园园
蒋益明
李劲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fudan University
Original Assignee
Fudan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fudan University filed Critical Fudan University
Priority to CN202011047924.9A priority Critical patent/CN112267136B/zh
Publication of CN112267136A publication Critical patent/CN112267136A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112267136B publication Critical patent/CN112267136B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，采用循环高低电位脉冲技术，在含氯离子的溶液中，根据特定不锈钢的临界点蚀条件，根据该条件选择合适的温度和高低电位值，在该温度下给不锈钢交替施加高电位和低电位，并循环若干周期，诱发稳态点蚀并使其再钝化，实现提高不锈钢表面点蚀抗力的作用。与现有技术相比，通过本发明的方法可以减少或消除不锈钢表面点蚀活性位点，进而提升不锈钢点蚀抗性，具有重要的应用价值。

Description

一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法
技术领域
本发明属于不锈钢表面处理技术领域，尤其是涉及一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法。
背景技术
作为钝性合金，不锈钢具有优良的耐蚀性能。但在实际应用过程中，尤其是在氯离子等侵蚀性阴离子存在的条件下，点蚀会对不锈钢安全服役构成很大的威胁。点蚀具有突发性、随机性和隐蔽性的特征，且稳态点蚀一旦发生，扩展相当迅速，因此破坏性极大。耐点蚀性能作为不锈钢耐蚀性的基本指标，受到学术界和产业界的广泛关注，如何提高不锈钢的点蚀抗力也一直是人们的研究重点。
提高不锈钢点蚀抗力的方法有很多。例如添加合金元素，根据耐点蚀当量PREN公式，可以添加Cr、Mo、W、N等元素(Upadhyay.N.et al.Journal of Materials Engineeringand Performance,2020,8,5337)，但这通常都会增加不锈钢的成本或改变不锈钢的其他性能。另一种有效的方法是在不锈钢服役的介质中添加缓蚀剂(Talebian M.etal.Corrosion Science,2019,160,108130)，但在很多服役环境中这种方法并不适用，例如薄液膜条件或海洋等开放环境。表面处理技术也可以提升不锈钢的点蚀抗力，例如酸洗钝化，这一类方法往往性价比高，适用性广，因此具有很强的应用价值，但是不同的表面处理技术的技术效果存在不同，而且不同的表面处理技术的处理成本也存在差异。
发明内容
本发明旨在提出一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，具体而言，是在一定温度的含氯离子的溶液中对不锈钢施加循环高低电位脉冲的电化学处理方法。
进一步地，采用循环高低电位脉冲技术，在含氯离子的溶液中，根据特定不锈钢的临界点蚀条件，根据该条件选择合适的温度和高低电位值，在该温度下给不锈钢交替施加高电位和低电位，并循环若干周期，诱发稳态点蚀并使其再钝化，实现提高不锈钢表面点蚀抗力的作用。
本发明的一个实施方式中，所述含氯离子的溶液为0.1～5.0mol/L的NaCl溶液。
本发明的一个实施方式中，所述含氯离子的溶液在使用前以及使用过程中持续通氮去除氧气。
本发明的一个实施方式中，通氮的速率为4-6L/min。
本发明的一个实施方式中，所述临界点蚀条件包括临界点蚀温度(CPT)以及不同温度下的点蚀电位(Eb)和再钝化电位(Ere)，具体可通过在不同温度下测试ASTM-G61-2014标准中规定的循环极化曲线获得。
本发明的一个实施方式中，采用三电极体系进行电化学处理，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂电极为辅助电极，不锈钢样品为工作电极。
本发明的一个实施方式中，进行电化学处理时，选取的温度T高于CPT(例如选择在CPT以上5℃)。
本发明的一个实施方式中，进行电化学处理时，选取的高电位高于T对应的点蚀电位(Eb)，低电位低于T对应的钝化电位(Ere)。
本发明的一个实施方式中，进行电化学处理时，高电位施加时间在0.1秒至5秒之间。
本发明的一个实施方式中，进行电化学处理时，低电位施加时间在1秒以上。
本发明的一个实施方式中，进行电化学处理时，循环周期在5次以上。
采用本发明的方法处理后，选用合适倍数的扫描电子显微镜对经上述处理的不锈钢材料进行腐蚀形貌观察。同时，可以对经上述处理的不锈钢材料进行极化曲线测试。
本发明主要涉及一种循环高低电位脉冲方法，通过施加周期性的高低电位，使不锈钢表面的耐点蚀性能得到提升。本发明方法根据不锈钢在氯离子溶液中的临界点蚀条件，选取合适的温度、高低点位值和循环脉冲次数，给不锈钢施加周期性高低电位，诱使其表面的稳态点蚀在高电位下萌生，并在低电位下迅速发生再钝化。通过该方法可以减少或消除不锈钢表面点蚀活性位点，进而提升不锈钢点蚀抗性，具有重要的应用价值。
附图说明
图1是循环高低电位脉冲示意图。
图2是本发明施加循环高低电位脉冲后的扫描电镜图。
图3是本发明施加循环高低电位脉冲前后的极化曲线，其中虚线为未处理的317L不锈钢的极化曲线，实线为处理后的317L不锈钢的极化曲线。
具体实施方式
一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，采用循环高低电位脉冲技术，在含氯离子的溶液中，根据特定不锈钢的临界点蚀条件，根据该条件选择合适的温度和高低电位值，在该温度下给不锈钢交替施加高电位和低电位，并循环若干周期，诱发稳态点蚀并使其再钝化，实现提高不锈钢表面点蚀抗力的作用。
本发明的一个实施方式中，所述含氯离子的溶液为0.1～5.0mol/L的NaCl溶液。
本发明的一个实施方式中，所述含氯离子的溶液在使用前以及使用过程中持续通氮去除氧气。通氮的速率为4-6L/min。
本发明的一个实施方式中，所述临界点蚀条件包括临界点蚀温度(CPT)以及不同温度下的点蚀电位(Eb)和再钝化电位(Ere)，具体可通过在不同温度下测试ASTM-G61-2014标准中规定的循环极化曲线获得。
本发明的一个实施方式中，采用三电极体系进行电化学处理，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂电极为辅助电极，不锈钢样品为工作电极。
进行电化学处理时，选取的温度T高于CPT(例如选择在CPT以上5℃)。选取的高电位高于T对应的点蚀电位(Eb)，低电位低于T对应的钝化电位(Ere)。高电位施加时间在0.1秒至5秒之间。低电位施加时间在1秒以上。循环周期在5次以上。
采用以上方法处理后，选用合适倍数的扫描电子显微镜对经上述处理的不锈钢材料进行腐蚀形貌观察。同时，可以对经上述处理的不锈钢材料进行极化曲线测试。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
采用电化学方法提高317L不锈钢的点蚀抗力
317L不锈钢样品(13mm×13mm×0.8mm)，经环氧树脂封装成工作电极，打磨抛光后留出10mm×10mm的表面进行电化学实验。介质为1mol/L NaCl溶液，温度为45℃。在循环高低电位脉冲电化学实验中，施加的高电位值和持续时间分别为0.6V(SCE)和2s，施加的低电位值和持续时间分别为0V(SCE)和5s，脉冲周期为25。循环高低电位脉冲示意图参考图1。
循环高低电位脉冲处理之后，选用合适倍数的扫描电子显微镜对经上述处理的不锈钢材料进行腐蚀形貌观察，结果如图2所示，样品表面出现了大量很小的点蚀坑，尺寸不超过十几微米。
对处理后的样品进行极化曲线测试，测试介质为1mol/L NaCl溶液，温度为45℃，选择以0.1667mV/s的速率向阳极进行电位扫描。结果如图3所示，结果表明，经过循环高低电位脉冲电化学处理后的317L不锈钢的点蚀破裂电位由处理前的0.45V(SCE)上升至0.68V(SCE)，且经处理后的维钝电流密度下降了一个数量级。结果说明，处理后的317L不锈钢材料的点蚀抗力明显提高。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，在一定温度的含氯离子的溶液中对不锈钢施加循环高低电位脉冲的电化学处理方法。
2.根据权利要求1所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，采用循环高低电位脉冲技术，在含氯离子的溶液中，根据特定不锈钢的临界点蚀条件，根据该条件选择合适的温度和高低电位值，在该温度下给不锈钢交替施加高电位和低电位，并循环若干周期，诱发稳态点蚀并使其再钝化，实现提高不锈钢表面点蚀抗力的作用。
3.根据权利要求1或2所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，所述含氯离子的溶液为0.1～5.0mol/L的NaCl溶液。
4.根据权利要求1或2所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，所述含氯离子的溶液在使用前以及使用过程中持续通氮去除氧气。
5.根据权利要求4所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，通氮的速率为4-6L/min。
6.根据权利要求1或2所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，采用三电极体系进行电化学处理，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，不锈钢样品为工作电极。
7.根据权利要求2所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，所述临界点蚀条件包括临界点蚀温度以及不同温度下的点蚀电位和再钝化电位，具体通过在不同温度下测试ASTM-G61-2014标准中规定的循环极化曲线获得。
8.根据权利要求7所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，进行电化学处理时，选取的温度T高于CPT以上5℃。
9.根据权利要求7所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，进行电化学处理时，选取的高电位高于选取的温度T对应的点蚀电位，低电位低于T对应的钝化电位。
10.根据权利要求7所述提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法，其特征在于，进行电化学处理时，高电位施加时间在0.1秒至5秒之间；低电位施加时间在1秒以上；循环周期在5次以上。
CN202011047924.9A 2020-09-29 2020-09-29 一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法 Active CN112267136B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011047924.9A CN112267136B (zh) 2020-09-29 2020-09-29 一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011047924.9A CN112267136B (zh) 2020-09-29 2020-09-29 一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112267136A true CN112267136A (zh) 2021-01-26
CN112267136B CN112267136B (zh) 2022-10-18

Family

ID=74349361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011047924.9A Active CN112267136B (zh) 2020-09-29 2020-09-29 一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112267136B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303290A (zh) * 2008-06-26 2008-11-12 复旦大学 一种准确评价不锈钢点蚀电位的超声电化学方法
CN101307441A (zh) * 2008-01-24 2008-11-19 复旦大学 一种提高不锈钢抗点蚀能力的方法
CN101762449A (zh) * 2008-12-26 2010-06-30 复旦大学 一种评价不锈钢耐点蚀性能的电化学方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101307441A (zh) * 2008-01-24 2008-11-19 复旦大学 一种提高不锈钢抗点蚀能力的方法
CN101303290A (zh) * 2008-06-26 2008-11-12 复旦大学 一种准确评价不锈钢点蚀电位的超声电化学方法
CN101762449A (zh) * 2008-12-26 2010-06-30 复旦大学 一种评价不锈钢耐点蚀性能的电化学方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112267136B (zh) 2022-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Improved pitting corrosion resistance of AISI 316L stainless steel treated by high current pulsed electron beam
Uygur et al. The effects of cryogenic treatment on the corrosion of AISI D3 steel
Karthik et al. Effect of laser peening on electrochemical properties of titanium stabilized 321 steel
CN101353723A (zh) 一种消除钢中残余应力的方法
CN112267136B (zh) 一种提高不锈钢点蚀抗力的电化学方法
BARTH et al. Cathodic protection and hydrogen in stress corrosion cracking
Li et al. Effects of chloride ion concentration and pH values on the corrosion behavior of Cr12Ni3Co12Mo4W ultra-high-strength martensitic stainless steel
de Oliveira et al. Surface chemistry and semiconducting properties of passive film and corrosion resistance of annealed surgical stainless steel
Yang et al. Effect of grain size on corrosion behavior of 304 stainless steel in coal chemical high salty wastewater
Fan et al. Multiple welding simulated microstructure and corrosion resistance of super austenitic stainless steel 254SMo welding heat affected zone
Tsai et al. The effect of heat treatment and applied potential on the stress corrosion cracking of Alloy 600 in thiosulfate solution
Campos et al. Improving the empirical model for plasma nitrided AISI 316L corrosion resistance based on Mössbauer spectroscopy
CN101307441B (zh) 一种提高不锈钢抗点蚀能力的方法
Féron et al. Influence of Ageing on the Corrosion Behaviour of Stainless Steels in Sea Water
Hastuty et al. Improvement of pitting corrosion resistance of type 430 stainless steel by electrochemical treatments in a concentrated nitric acid
Baszkiewicz et al. Pitting corrosion resistance of silicon-implanted stainless steels
Wei et al. Effect of acetic acid on the pitting corrosion of 2Cr12MoV turbine steel in early condensates containing chloride ions
Jo et al. Enhancement of the electrocatalytic activity of gold nanoparticles via anodic treatment and the decrease of the enhanced activity with aging
CN110438398A (zh) 一种海洋环境用高强度紧固件用钢
Jin Corrosion Resistance of Stainless Steel Structures in High Temperature Polluted Water Environment.
Abd El Rehim et al. Corrosion behaviour of 18-8 austenitic stainless steel in NaOH solutions and the effect of chloride ions
Nagarajan et al. Electrochemical corrosion behavior of alloy 31 using dynamic electrochemical impedance spectroscopy
Hannani et al. The electrochemical behaviour of AISI 304 stainless steel following surface modification by ion implantation
Forcellese et al. Investigation of localized corrosion resistance of type 441 stainless steel annealed at different temperatures by means of a metastable pitting analysis
Chen et al. The effect of surface state on electrochemical behaviors of iron in slightly alkaline solutions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant