點蝕的發生一般要滿足材料、介質和電化學三個方面的條件:
(1)點蝕多發生在表面容易鈍化的金屬材料(如不銹鋼、Al及Al合金)或表面有陰極性鍍層的金屬(如鍍Sn、Cu或Ni的碳鋼表面)。當鈍化膜或陰極性鍍層局部發生破壞時,破壞區的金屬和未破壞區的金屬形成了小陽極、大陰極的“活化(孔內)-鈍化(孔外)腐蝕電池”,使腐蝕向集體縱深發展而形成蝕孔。
(2)點蝕發生于有特殊離子的腐蝕介質中,如不銹鋼對鹵素離子特別敏感,作用的順序是Cl離子>Br離子>I離子,陰離子在金屬表面不均勻腐蝕易導致鈍化膜的不均勻破壞,誘發點蝕。在特定腐蝕介質條件下,不銹鋼的點蝕可概括為形核(發生)和發展兩個階段。在易產生點蝕的環境中,在不銹鋼的表面存在缺陷的部位,由于難于鈍化或鈍化膜遭到破壞,而后鈍化膜又收到阻止,于是在該部位產生優先溶解萌生小蝕坑(陽極溶解或鈍化膜減薄破壞),隨后溶解下來的金屬離子水解生成H離子使局部蝕坑溶液的pH值下降,加劇金屬溶解,使蝕孔擴大、加深。若腐蝕產物覆蓋蝕坑,蝕坑內溶液流動受阻將造成蝕坑內pH值進一步降低;孔內金屬離子濃度增加,為了保持反應體系的電中性,蝕孔外的Cl離子向孔內遷移(孔內富集的Cl離子濃度可升高到整體溶液濃度的3~10倍、pH值可達到2~3。),點蝕發生并發展。這就是“閉塞電池”理論為基礎,形成了點蝕“活化-鈍化腐蝕電池”的酸化自催化理論。
對于能形成鈍化膜的材料,在開展均勻腐蝕實驗研究時,確定腐蝕模擬實驗的周期有一定的難度。需要對點蝕的發生和發展過程有一定的技術經驗基礎,尤其是在點蝕形成的邊緣條件下,需要延長實驗時間才可以得到較為實際的實驗結果。
(3)點蝕發生在特定的臨界電位以上,稱作點蝕電位(Epit)。對動電位極化曲線回掃,電位又達到鈍態電流對應的電位,該電位稱作再鈍化電位或保護電位(Eprot)。點蝕發生和發展的電位與Epit和Eprot有如下關系:
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E>Epit時,點蝕迅速發生和發展;
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Eprot<E<Epit時,不產生新的蝕孔,但已有的蝕孔可繼續發展;
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E<Eprot時,不發生點蝕。
需要注意的時,動電位極化法研究點蝕時,需要注意掃描速率的影響,不同的掃描速率采集到的材料表面鈍化和點蝕信息有所不同。
(4)點蝕測試的挑戰性:理論上,點蝕是Cl離子等在金屬表面某些點引起膜的局部破壞的結果,那么金屬表面哪些部位是點蝕敏感點呢?——金屬材料表面組織和結構的不均勻性使得表面鈍化膜的某些部位較為薄弱,從而成為點蝕容易形核的部位,包括晶界、夾雜、位錯、和異相組織等。因此,在實驗室點蝕樣品制備和點蝕測試時,金屬的表面狀態、冷加工及熱處理狀態、顯微組織都對點蝕敏感性有影響。
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