表面处理对钝性材料冲刷腐蚀临界流速的影响

  报告摘要：钝性材料较好的耐蚀性能主要源自于其表面能够形成一层薄而坚韧的钝化膜，这层钝化膜不仅能在静态腐蚀性环境中保护材料表面，在动态冲刷腐蚀（冲蚀）条件下也扮演着重要作用。研究发现，钝态材料往往存在临界流速现象，即当流速低于临界流速时，材料表面的钝化膜能够及时生成或修复，并较好地保护材料表面；而当流速高于临界流速时，材料表面的钝化膜不能及时修复，腐蚀作用明显，进而使得材料损伤严重。

  材料的钝化性能与其表面状态有着紧密联系，因此，人们一般在具有钝性的产品（不锈钢等）出厂前进行一系列的表面处理，以达到预钝化的目的。常见的方法包括酸溶液浸泡钝化法、电化学极化钝化法、热处理法等等。这些处理从改善表层组织或改变钝化膜成分与结构的角度来提高钝性材料表面钝化膜的保护性。基于钝化膜质量与冲刷腐蚀临界流速之间的特殊关系，通过适当的表面处理来提高钝性材料冲刷腐蚀临界流速及耐冲蚀性能是否可行，值得进一步探讨。

  本工作采用几种常见表面处理方法，即柠檬酸浸泡法、硝酸浸泡法及硝酸中恒电位极化法对304奥氏体不锈钢进行了表面处理。对处理后的不锈钢在3.5%氯化钠溶液中的静态腐蚀行为及在含砂量为2%的3.5%氯化钠溶液冲刷下的临界流速进行了测试。结果发现，三种表面处理方法均在一定程度上提高了不锈钢的点蚀电位并降低了钝化电流密度，说明三种方法均能优化304不锈钢的耐点蚀性能。夹杂物的溶解、表面钝化膜中Cr2O3的富集及Cr（OH）3的出现是不锈钢耐点蚀性能提升的主要原因。冲刷腐蚀临界流速测试结果显示：柠檬酸处理使304不锈钢在本环境中的临界流速由13 m/s上升至15 m/s；而硝酸中恒电位极化后的样品在低流速冲刷下出现了一定程度的破损，改善效果并不理想；硝酸浸泡处理后的样品表面钝化膜则在较低流速冲刷时发生了完全破损，丧失了对材料的保护性，这与钝化处理后其表面钝化膜疏松多孔有密切关系。综合来看，采用表面处理来提高钝性材料的冲刷腐蚀临界流速及耐冲蚀性能具有一定的可行性，推荐采用柠檬酸浸泡处理法。

  时间：9月20日

  报告人：郑玉贵

  个人简介

  郑玉贵研究员

  中国科学院金属研究所研究员，博士生导师，创新课题组组长，国家材料环境腐蚀综合研究中心试验指导部部长，中国科学院研究生院和合肥工业大学兼职教授，Corrosion Science and Technology、Tribology - Materials， Surfaces and Interfaces、The Open Corrosion Journal期刊编委和《腐蚀科学与防护技术》期刊编委，材料腐蚀与防护四川省重点实验室学术委员会主任，中国腐蚀与防护学会青年工作委员会委，中石化、中石油、大亚湾核电站和秦山核电站腐蚀培训专家，辽宁省机械工程学会表面工程分会副理事长，辽宁省腐蚀与防护学会常务理事，入选辽宁“百千万人才工程”百人层次。

  完成国家自然科学基金青年、面上、重大项目三级课题 多项，3次承担“973” 项目（二级或三级课题负责人）。目前负责国家自然科学基金重点项目、中国科学院知识创新工程重要方向性项目和“973” 项目各一项。申请专利7件，在国内外期刊上发表论文100余篇， 包括SCI论文60余篇。曾荣获英国优秀期刊论文奖。