Q235钢气体多元共渗中性盐雾试验时间定量计算的讨论.pdf

杖
第49卷?第3期?2016年3月
rrrr,rrPere
Q235钢气体多元共渗中性盐雾试验时间
定量计算的讨论
胡松飞,高国庆,杨川
(西南交通大学材料科学与工程学院,四川成都610031)
[摘要]建立电化学试验与盐雾腐蚀间的定量关系,通过简便方法定量评价盐雾试验时间,对多元共渗技术防
腐蚀效果的快速评价具有重要意义,目前相关研究不多。对Q235钢气体多元共渗样品进行了电化学试验与中性
盐雾腐蚀试验,建立了电化学测定参数与中性盐雾腐蚀试验时间之间的定量关系模型,推导出利用电化学极化测
试、配合金相组织分析,定量计算中性盐雾腐蚀等级为8级的时间公式:ts= Dnkps./(1.8×107A,S1)+15。
[关键词]气体多元共渗;中性盐雾试验;定量计算;Q235钢
[中图分类号]TG174.445[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2016)03-0027-04
前言
共渗工艺对材料进行处理,多元共渗所用原材料为氨
采用化学热处理方法对钢铁构件进行防腐蚀是诉气与添加剂,通过添加剂提供氮以外的其他元素“。
处理过程中以气体带入添加剂气氛的方式向炉内通
年来新兴的一类技术,通过调整工艺及添加合金元素
气,气体总流量为1.9m/h,氨气流量为1.2m3/h。处
等途径,可大幅度改善基材的抗腐蚀性能”“。其最理参数:温度670℃,时间2h。
大特点是与基体有牢固的结合力,同时可提高抗疲劳
盐雾腐蚀试验按照GB/T10125-1997进行,以
耐磨等性能。目前多元共渗复合技术的防腐蚀效果可5%NaCI溶液作为喷雾剂。腐蚀结果的评定则参照
达300o以上,已在轨道交通系统获得大规模应用。CB/T6461-200进行。
盐雾试验是模拟海洋环境评价各类材料及防腐蚀
极化曲线测试与开路电位监测试样根据ASTM:G1
技术最常用的检测方法。在盐雾腐蚀环境下气体多元进行取样。将取好的共渗试样在蒸馏水和无水乙醇溶
共渗技术的防腐蚀效果虽有大幅度提高,但因试验时液中超声清洗干净,在干燥箱中风干。制样时,导电铜
间限制无法实际应用。用电化学方法对腐蚀速率进行线焊在试样表面没有渗层的一侧,焊好后用硅橡胶进
测定简便快速,如何建立电化学试验结果与盐雾腐蚀行封样,留出10m2的测试面积。电化学腐蚀测试及
间的定量关系通过简便方法定量评价盐雾试验的时浸泡试验(OCP监测)在三电极体系中进行,辅助电极
间,在理论与实际应用价值上均有重要意义,但是目前为Pt电极,参比电极使用甘汞电极,试样作为工作电
在此方面研究甚少。本工作对Q235钢做气体多元共极。试样浸泡在5%NaC溶液中进行极化曲线测试,
渗处理,考察了处理试样的盐雾腐蚀结果与电化学试采用CS1350电化学工作站进行。极化电位扫描速率
验结果间的关系,对处理后试样的中性盐雾试验时间为0.5mW/s,电位扫描起始电位为-900mV,终止电
定量计算作了讨论,探索局部腐蚀定量计算的模型。
位依照点蚀电位出现范围近似取在1500mV左右。
用O? lympus GX:51光学显微镜对5%NaCI溶液中
试验
浸泡腐蚀前后试样的表层组织形态进行观察。在制备
试验材料为Q235钢,盐雾试样尺寸为30mmx50金相试样时用铜管夹持,以保证渗层形态的完整性
x2 mm
采用 Philips X' perct PRO SUPER X射线衍射仪对共渗
利用西南交通大学具有自主知识产权的气体多元试样进行XRD谱测试,测试时的照射角为15°~90°。
2结果与讨论
[收稿日期]2015~-10-18
通信作者]杨川(1954-),教授,电话:028-8760072,~2.1渗层的物相
E-mail:chyang@home.swjtu.edu.cn
图1为Q235钢多元共滲处理后渗层的XRD谱。
Vol49 No.3 Mar 2016
llaleninl protection
由图1可以看出,渗层组织中存在2种不同的相,分别
2000
是Fe3N和Fe:O2相。铁氧化合物特征峰强度较弱,可
1500
见渗层中Fe3N所占比重较大。
1000
500
未腐蚀
10000
0
8I
144 h
O00
6000
1000
4000
9-8-7-6-54-3-2-10
lgJ(mA·em2)
图3不同盐雾腐蚀时间试样的极化曲线
102030405060708090100
26/(°)
表1各极化曲线的动力学参数
图1渗层的XRD谱
t(盐雾)/hEom/mVJm/(mA-cm2)b,/(mVde-1)E/mV
0
5.16x10-3
293.95
2.2浸泡腐蚀过程中渗层的组织形貌
2722.06×10-3
44.83
1015
试样经不同时间浸泡后滲层的组织形貌见图2。
96
1.98×10-3
289.81
1092
可以看到处理后的Q235钢表面形成了明显的亮白色
144
7763.23×10-2
452.05
致密化合物层以及灰色氧化物层。由XRD分析结果
168
7.29×10-2
270.60
可知,化合物层中主要是Fe3N相。多元共渗处理后
为方便观察各参数变化关系,做各参数随盐雾试
的试样表面破坏机理为局部腐蚀°“。由图2还可验时间的变化曲线图,见图4。
以看到,随腐蚀过程的进行,渗层的破坏是由表及里
200
的,蚀孔在渗层表面形成,并向内扩张。滲层被蚀孔
8000
168
穿透后,基体遭到腐蚀(图2a~2c)。由于基体腐蚀
-400
500
40
速度较渗层快,因此就会形成渗层悬空的形态(图-600
?30
20
-700
2d)
-800
0285684112140168
0285684112140168
r(盐雾
r(盐雾)/h
(b)J
三400
200
0
(a)0h
(b)0.5h
400
0285684112140168
r(盐雾)/h
c)E
图4Emm及E随盐雾腐蚀过程的变化
由图4可见,自腐蚀电位和点蚀电位呈先升后降
(c)100.0h
(d)500.0h
的趋势,并且在升降点之间趋于稳定。自腐蚀电流密
度在8级之前都保持一个较为稳定的状态,受上升而
图25%NaCI溶液中不同浸泡时间滲层的组织形貌500
降低的影响并不明显。在8级之后,自腐蚀电位骤降,
2.3盐雾腐蚀过程中电化学参数的变化
自腐蚀电流密度迅速增大,点蚀电位也发生大幅度下
共渗试样的中性盐雾试验结果显示:喷雾48h时降。从极化曲线也可以看出,在腐蚀等级达到8级之
其耐盐雾性能为9级,96h时为8级,144h时为7级。后,试样的极化曲线形态也发生了较大变化,可见试样
根据试验结果在盐雾腐蚀达到不同等级时取样进行极的腐蚀体系发生了变化。很显然,从金相组织就可推
化曲线测试,结果见图3。运用