表面處理對鈍性材料沖刷腐蝕臨界流速的影響

    報告摘要：鈍性材料較好的耐蝕性能主要源自于其表面能夠形成一層薄而堅韌的鈍化膜，這層鈍化膜不僅能在靜態腐蝕性環境中保護材料表面，在動態沖刷腐蝕（沖蝕）條件下也扮演著重要作用。研究發現，鈍態材料往往存在臨界流速現象，即當流速低于臨界流速時，材料表面的鈍化膜能夠及時生成或修復，并較好地保護材料表面；而當流速高于臨界流速時，材料表面的鈍化膜不能及時修復，腐蝕作用明顯，進而使得材料損傷嚴重。

    材料的鈍化性能與其表面狀態有著緊密聯系，因此，人們一般在具有鈍性的產品（不銹鋼等）出廠前進行一系列的表面處理，以達到預鈍化的目的。常見的方法包括酸溶液浸泡鈍化法、電化學極化鈍化法、熱處理法等等。這些處理從改善表層組織或改變鈍化膜成分與結構的角度來提高鈍性材料表面鈍化膜的保護性。基于鈍化膜質量與沖刷腐蝕臨界流速之間的特殊關系，通過適當的表面處理來提高鈍性材料沖刷腐蝕臨界流速及耐沖蝕性能是否可行，值得進一步探討。

    本工作采用幾種常見表面處理方法，即檸檬酸浸泡法、硝酸浸泡法及硝酸中恒電位極化法對304奧氏體不銹鋼進行了表面處理。對處理后的不銹鋼在3.5%氯化鈉溶液中的靜態腐蝕行為及在含砂量為2%的3.5%氯化鈉溶液沖刷下的臨界流速進行了測試。結果發現，三種表面處理方法均在一定程度上提高了不銹鋼的點蝕電位并降低了鈍化電流密度，說明三種方法均能優化304不銹鋼的耐點蝕性能。夾雜物的溶解、表面鈍化膜中Cr2O3的富集及Cr（OH）3的出現是不銹鋼耐點蝕性能提升的主要原因。沖刷腐蝕臨界流速測試結果顯示：檸檬酸處理使304不銹鋼在本環境中的臨界流速由13 m/s上升至15 m/s；而硝酸中恒電位極化后的樣品在低流速沖刷下出現了一定程度的破損，改善效果并不理想；硝酸浸泡處理后的樣品表面鈍化膜則在較低流速沖刷時發生了完全破損，喪失了對材料的保護性，這與鈍化處理后其表面鈍化膜疏松多孔有密切關系。綜合來看，采用表面處理來提高鈍性材料的沖刷腐蝕臨界流速及耐沖蝕性能具有一定的可行性，推薦采用檸檬酸浸泡處理法。

    時間：9月20日

    報告人：鄭玉貴

    個人簡介

    鄭玉貴研究員

    中國科學院金屬研究所研究員，博士生導師，創新課題組組長，國家材料環境腐蝕綜合研究中心試驗指導部部長，中國科學院研究生院和合肥工業大學兼職教授，Corrosion Science and Technology、Tribology - Materials， Surfaces and Interfaces、The Open Corrosion Journal期刊編委和《腐蝕科學與防護技術》期刊編委，材料腐蝕與防護四川省重點實驗室學術委員會主任，中國腐蝕與防護學會青年工作委員會委，中石化、中石油、大亞灣核電站和秦山核電站腐蝕培訓專家，遼寧省機械工程學會表面工程分會副理事長，遼寧省腐蝕與防護學會常務理事，入選遼寧“百千萬人才工程”百人層次。

    完成國家自然科學基金青年、面上、重大項目三級課題 多項，3次承擔“973” 項目（二級或三級課題負責人）。目前負責國家自然科學基金重點項目、中國科學院知識創新工程重要方向性項目和“973” 項目各一項。申請專利7件，在國內外期刊上發表論文100余篇， 包括SCI論文60余篇。曾榮獲英國優秀期刊論文獎。