锡元素对含锡铁素体不锈钢430LX活性溶解抑制作用及其机理研究

【作者】 郑亢亢； 孙阳庭； 蒋益明； 李劲；

【机构】 复旦大学材料科学系；

【摘要】 含锡铁素体不锈钢是通过添加微量的Sn元素替代Cr元素,在节约资源和降低成本的同时改善了合金的耐腐蚀性能,因此受到广泛关注。本文针对在传统430LX铁素体不锈钢的基础上添加不同含量Sn元素的系列样品,采用动电位极化、恒电位极化测试及表征技术探究其腐蚀行为,证明了微量合金化的Sn可以有效抑制不锈钢样品在硫酸溶液中的活性溶解。为阐明Sn的作用机理,进行不含Sn样品的溶液模拟实验,及Sn²⁺动态滴加的恒电位测试,结果表明Sn的活化溶解动力学抑制作用不仅与Sn²⁺浓度有关,还受到极化电位的影响:极化电位比较低时,微量的Sn²⁺即可显著抑制活性溶解,当Sn²⁺浓度超过一定值时,最终的抑制状态与Sn²⁺浓度关系不大。电位比较高的条件下,Sn²⁺的抑制作用明显减弱,并且受Sn²⁺浓度的控制,浓度越高,抑制作用越强。基于欠电位沉积理论（under-potential deposition）,可以很好地解释Sn的抑制作用机理,描述含锡不锈钢的腐蚀过程:在外加电位高于Sn²⁺/Sn体系平衡电势的一定电位范围内,由于发生欠电位沉积效应,单原子层的金属Sn会沉积在样品表面,抑制不锈钢的活性溶解;随着电位升高到Sn²⁺抑制活性溶解的极限电位附近,金属Sn沉积层的表面覆盖率降低,导致溶解速率再次升高;当电位高于Sn²⁺抑制作用的极限电位时,表面沉积的Sn完全溶解,抑制作用消失。动电位极化曲线测得的Sn抑制作用极限电位E_a值与理论计算得到的欠电位沉积阈值电位E_a,UPD具有很好的一致性,证明了该理论解释的适用性。更多还原