耐腐蚀合金在海水中的钝化-再钝化性能

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海水是一种强电解质溶液,在海洋环境中工作的金属及其合金零件极易因腐蚀而失效。因在海水腐蚀下能够在表面生成防腐钝化膜,所以钝化合金具有良好的耐腐蚀性,被广泛应用于海洋环境中的大型设备及关键零部件。然而,钝化合金表面生成的钝化膜极易被工况中的机械作用破坏,其“再钝化”能力对合金的防腐至关重要,因此,非常有必要研究并掌握这类钝化合金在海水及机械共同作用下的“钝化-再钝化”过程及机理。  本文以在海水中耐腐蚀性良好钝化合金作为研究对象,通过“划伤电极”实验,分析研究其在模拟海水(3.5%NaCl溶液)中的“钝化-去钝化-再钝化”过程及机理,重点研究了机械划擦速度对其再钝化能力的影响。首先根据实验电路原理图,设计了“划伤电极”实验方案,并加工、制造了实验装置;在此基础上,以316L不锈钢和镍铝青铜两种典型钝化合金为研究对象,研究了它们在模拟海水环境、不同机械划擦速度下,在“钝化-去钝化-再钝化”过程中的腐蚀电流、电势随时间的变化规律,结合划擦表面的微观形貌,分析研究了两种钝化合金的再钝化能力及机理。主要研究结论如下:  (1)在相同载荷下,划擦速度越大,钝化合金在模拟海水中的腐蚀电流、电势的瞬间变化幅度越大,说明较大的机械划擦速度对钝化合金表面钝化膜的破坏也越强。  (2)通过对比相同划擦速度下两种合金的腐蚀电流、电势的变化规律,认为在海水环境中镍铝青铜合金的抗去钝化及再钝化能力略优于316L不锈钢,说明镍铝青铜合金比316L不锈钢更适用于腐蚀磨损工况。  (3)在“钝化-去钝化-再钝化”各个阶段,相同划擦速度下,根据腐蚀电流、电势的变化规律及划擦表面微观形貌,认为316L不锈钢因微观组织均匀,其表面生成的钝化膜更致密、稳定,故其在无机械摩擦海水环境下的抗腐蚀能力也更强。  (4)本文研究的单向单次划擦下的腐蚀磨损属“二体”摩擦系统,与已有的往复摩擦下的腐蚀磨损研究结果相对比,证明了摩擦系统中“第三体”的存在。  本文的研究结果对钝化金属及合金在海洋中的应用具有重要的指导意义和实践价值,同时可为海洋工程中钝化合金零部件的设计及寿命预测提供一定的理论依据。
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