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本文采用电弧熔炼(CA)和机械合金化(MA)通过热压烧结工艺制备了晶粒尺寸差别较大的Cu-40Ni-20Cr和Cu-20Ni-20Cr合金。借助于PARM273A和M5210电化学综合测量仪,利用动电位扫描法和交流阻抗技术对比研究了上述合金在Na<,2>SO<,4>、Na<,2>SO<,4>+NaCl、Na<,2>SO<,4>+H<,2>SO<,4>和Na<,2>SO<,4>+H<,2>SO<,4>+NaCl等典型腐蚀介质中的耐腐蚀性能和腐蚀机理以及显微组织如晶粒尺寸和合金成分等对合金腐蚀电化学行为的影响机制。
在Na<,2>SO<,4>+NaCl介质中,随 Cl<->浓度增加,Cu-40Ni-20Cr和Cu-20Ni-20Cr合金自腐蚀电位负移,电荷传递电阻减小,腐蚀电流增大,腐蚀速度加快。Cu-40Ni-20Cr和Cu-20Ni-20Cr合金均出现钝化现象,但随Cl<->浓度增加,钝化现象逐渐减弱。CACu-40Ni-20Cr合金的交流阻抗谱呈单容抗弧特征,当Cl<->浓度超过0.02 mol.L<-1>时出现扩散尾,而MACu-40Ni-20Cr合金的交流阻抗谱呈双容抗弧特征,当Cl<->浓度增加到0.50mol.L<-1>时出现Warburg阻抗。CACu-20Ni-20Cr合金的交流阻抗谱呈单容抗弧特征。MACu-20Ni-20Cr合金的交流阻抗谱呈单容抗弧特征,当Cl<->的浓度增加到0.10mol.L<-1>时,交流阻抗谱由单容抗弧变为双容抗弧,并出现Warburg阻抗。MACu-40Ni-20Cr合金的腐蚀速度比相同条件下CACu-40Ni-20Cr合金要快,而MACu-20Ni-20Cr合金的腐蚀速度比相同条件下CACu-20Ni-20Cr合金要慢。晶粒细化后,MACu-40Ni-20Cr合金元素向界面扩散的速度加快,腐蚀速度增加。MACu-20Ni-20Cr合金表面能快速形成钝化膜,对合金腐蚀起到保护作用,使腐蚀速度降低。
在Na<,2>SO<,4>+H<,2>SO<,4>介质中,Cu-40Ni-20Cr和Cu-20Ni-20Cr合金随H<+>浓度增加,自腐蚀电位正移,腐蚀电流增大,电荷传递电阻减小,腐蚀速度明显加快,只有MACu-20Ni-20Cr合金出现钝化现象,且钝化区间随H<+>浓度的增加而逐渐减小。CACu-40Ni-20Cr合金交流阻抗谱呈单容抗弧特征,而MACu-40Ni-20Cr合金交流阻抗谱呈双容抗弧特征,当H<,2>SO<,4>的浓度增加到0.50mol.L<-1>时,阻抗谱出现扩散尾。MACu-20Ni-20Cr和CACu-20Ni-20Cr合金交流阻抗谱呈单容抗弧特征。晶粒细化后,MACu-20Ni-20Cr和MACu-40Ni-20Cr合金的腐蚀速度均高于相同条件下CACu-20Ni-20Cr和CACu-40Ni-20Cr合金。可见,晶粒细化后,合金的耐腐蚀性能下降。
Na<,2>SO<,4>+H<,2>SO<,4>+NaCl介质中,Cu-20Ni-20Cr合金有较低的自腐蚀电位,较小的电荷传递电阻和较快的腐蚀速度。合金在自腐蚀电位附近发生活性溶解,腐蚀电流增大,钝化趋势微弱,不具有自钝化能力。CACu-20Ni-20Cr和MACu-20Ni-20Cr合金的交流阻抗谱在高频段出现容抗弧成,低频段出现Warburg阻抗。合金的极化曲线出现了多个阳极峰,表明合金表面腐蚀产物的生成和脱落交替进行。晶粒细化后,增加了合金的表面活性,MACu-20Ni-20Cr合金的耐蚀性能优于CACu-20Ni-20Cr合金。