钢的点腐蚀

2020-12-09 13:46:20 作者：ohjoo7 来源：材子笔记分享至：

点蚀又叫做小孔腐蚀、点蚀或坑蚀。它是金属的大部分表面不发生腐蚀或腐

蚀很轻微，但在局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的一种腐蚀破坏形式。有些蚀孔孤立存在，有些蚀孔却紧凑地连在一起，看上去像一片粗糙的表面。蚀孔可大可小，但一般都比较小，如下图不同点蚀坑的截面图，就尺寸大小而言，蚀孔的深度一般等于或大于蚀孔的直径。点蚀是双相不锈钢最有害的腐蚀形态之一。蚀孔往往又是应力腐蚀裂纹和腐蚀疲劳裂纹的起始部位。

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点蚀机理

钢表面的钝化膜由于钢中存在的缺陷、夹杂和溶质等的不均一性，使钝化膜

在这些地方较为脆弱，在特定的腐蚀性溶液中容易被破坏，破坏的部分便成为活化的阳极，周围区成为阴极区，两者的面积比非常小时，阳极的电流密度很大，活性溶解加速，遂成为许多针状的小孔。

不锈钢以及其他依赖钝化而耐蚀的金属，在含有特定阴离子（氯离子、溴离子、次氯酸盐离子或硫代硫酸盐离子）的溶液中。只要腐蚀电位（或阳极极化时外加的电位）超过点蚀电位Eb，就能产生点蚀。双相不锈钢点蚀的机制与其他不锈钢相同。

点蚀的过程包括蚀孔的形成和长大两个过程。

1. 蚀孔的形成阶段

钝化膜本来具有新陈代谢和自我修补的机能。使钝化膜在溶液中处于不断溶解和随时形成的动平衡状态。如果溶液中含有Cl-，就会破坏这种平衡，在金属表面的局部地点形成一些小蚀坑（其尺寸多为直径20～30微米）。这些小蚀坑随后也可能得到修复，即发生再钝化，使其不再扩大。这种不再扩大的小蚀坑一般是开放式的。小蚀坑的形成地点虽然可以在光滑表面的任何位置随机分布，但是，如果不锈钢表面上存在硫化物夹杂、晶界碳化物或其他薄弱点。则小蚀坑将优先在这些地方形成。

例如不锈钢表面硫化物（MnS）溶解，会露出新鲜的（即无钝化膜的）钢表面，促进小蚀坑的形成。而伴随硫化物溶解按下式反应：

MnS + 4H2O = Mn2+ + SO42- + 8H+ + 8e

生成的H+（或H2S）对金属产生活化作用，会妨碍小蚀坑的再钝化。使其继续溶解。蚀坑溶解到超过临界尺寸（数十微米）使成为点蚀源。

除钢表面的硫化物以外，在自然腐蚀（即不是外加电流进行极化）的情况下，含Cl-的溶液中存在的溶氧或阳离子氧化剂也能促使小蚀坑溶解为点蚀源。它们的作用是促进阴极过程，使腐蚀电位升高到超过点蚀临界电位。

2. 长蚀源的扩大和点蚀的发展阶段

试验证明，在点蚀源扩大的最初阶段，溶解下来的金属离子Men+发生水解

生成H+：

Men+ + nH2O = Me（OH）n + nH+

使同小蚀坑接触的溶液层的pH值下降，形成一个强硬性的溶液区，这反过来加速了金属的溶解，使蚀孔扩大、加深。随着蚀孔的加深和形成的腐蚀产物覆盖坑口，使孔内外溶液之间的物质迁移更加固难，孔内金属盐愈益浓缩。这一方面靠其加水分解导致pH值愈益下降；另一方面靠孔内正电荷过剩形成电场，使Cl-借电泳作用通过孔口和腐蚀产物（盖子）的孔隙不断扩散进来，导致Cl-在孔内的富集。这种随着局部腐蚀过程的进行，使闭塞区（蚀境内）愈益酸化的过程叫做“自催化的酸化过程”。蚀孔内溶液的pH值降低和Cl-富集可以达到很严重的程度。蚀孔内的这种强酸环境使蚀孔内壁处于活性态，为阳极；而孔外大片金属表面仍处于钝态，为阴极，构成由小阳极次阴极组成的活性态——钝态电池体系，使蚀孔加速扩大、加深。这种电池的电势（蚀孔内外表面的电位差）是点蚀发展的推动力。孔蚀内部的反应可归结如下图：