不锈钢表面电镀钯在高温非氧化性酸中的耐蚀性研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wuzhi1979
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不锈钢含有Cr、Ni等合金元素,使其具有很好的物理和化学性能,如良好的机械性能,耐蚀性能等。但是不锈钢在高温还原性酸性介质中,比如在高温稀硫酸,不锈钢的钝化膜很容易发生溶解,同时,由于介质中缺乏氧气,不锈钢钝化膜不能再修复,从而造成不锈钢严重腐蚀。粘胶纤维的酸浴体系与维纶生产中的醛化液体系均是典型的高温还原性酸性体系,不锈钢在以上两种介质的腐蚀非常严重,针对这一问题,实际生产中也提出了很多解决方案,但效果均不理想。对不锈钢进行表面改性可以显著提高其在高温酸性条件下的耐蚀性。钯作为一种惰性金属,在高温酸性条件下具有良好的稳定性,因此可以将钯作为阴极性材料对不锈钢进行表面改性来提高不锈钢的表面电位,从而提高不锈钢的耐蚀性能。本文对316L不锈钢表面电镀钯处理,研究了其在粘胶纤维生产中的酸浴体系与维纶生产中的醛化液体系中的耐蚀行为。采用浸泡实验的方法对镀钯样与不锈钢样在粘胶体系与10wt.%H2SO4中的耐蚀性进行了研究与评价,运用电化学方法(极化曲线和交流阻抗)对不锈钢与镀钯样的钝化机理与耐蚀性进行了分析。通过研究发现,在10wt.%H2SO4+250g/L Na2SO4+16g/L ZnSO4与10wt.%H2SO4体系中,由于SO42--的存在,对于不锈钢起到了一定的缓蚀作用,不锈钢的腐蚀速率均随着氯离子浓度(100-500ppm)的增加表现出了下降的规律,结合扫描电镜(SEM)及X光电子能谱(XPS)的分析发现,不锈钢的腐蚀形态有了明显的变化,由均匀腐蚀逐渐变为局部孔蚀的特征,而当Cl-浓度(1000-5000ppm)变化时,孔蚀的特征更为明显,不锈钢的表面成分中Fe2O3与Cr2O3成分随着氯离子的增加而明显增多,钝化成分明显增加。结果表明,不锈钢表面进行镀钯处理后,其在粘胶体系中的腐蚀速率下降了三个数量级,耐蚀性能有了明显地提升。同进研究了两种体系中加入不同浓度氯离子后对镀钯样与不锈钢样耐蚀性的影响,结果表明,在较高浓度的Cl(-2000ppm以下)中,镀钯样的腐蚀速率相比于不锈钢降低了至少三个数量级,氯离子的加入对镀钯的耐蚀性能没有很大的影响,同时通过研究发现,在有大量SO42-(250g/L)存在的条件下,镀钯样在相对较高的氯离子(2000ppm)条件下仍然具有较好的耐蚀性,而在10wt.%H2SO4体系中,镀钯样在氯离子浓度为1000ppm条件下即已发生破坏,说明大量SO42--的存在有利于提高钯的耐氯离子的能力。采用浸泡实验与电化学测试方法研究了316L不锈钢样与镀钯试样在维纶醛化液与225g/L H2SO4+65g/L Na2SO4体系中的腐蚀规律,并进一步探讨了不同浓度的氯离子对不锈钢与镀钯样的腐蚀的影响。研究发现,镀钯样在上述两种体系中的腐蚀电位均提高了600mV以上,阻抗值相比于不锈钢有明显的提高,腐蚀速率下降了四个数量级,氯离子会加速不锈钢的腐蚀行为,并且会与甲醛产生负协同作用加速不锈钢的腐蚀,镀钯样在含一定浓度氯离子(100-500ppm)的条件下,腐蚀速率下降了五个数量级,耐蚀性能有了明显提升。
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