1. 動(dòng)電位極化曲線分析
圖5.14為不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼在0.5mol/L 硫酸溶液中的極化曲線，從圖中可以看出，不同固溶溫度下的試樣極化曲線形狀相似，在陽極區(qū)都有一個(gè)很寬的鈍化區(qū)間，并且鈍化區(qū)寬度基本相同，均在－0.2~0.9V之間。這是由于硫酸是一種氧化性酸，雙相不銹鋼中Cr元素含量較高，Cr元素不僅可以降低雙相不銹鋼鈍化的難度，而且可以提高鈍化膜的穩(wěn)定性，因此，處于0.5mol/L 硫酸溶液環(huán)境中在陽極溶解的過程中會(huì)發(fā)生鈍化。其具體擬合值如表5.5所列。
表5.5中Esorr代表自腐蝕電位，Icorr代表自腐蝕電流Ip代表維鈍電流，自腐蝕電位只能代表材料的耐蝕傾向，而自腐蝕電流則可表示材料在溶液中的實(shí)際腐蝕速率。由表5.5中數(shù)據(jù)可知，不同固溶處理溫度下試樣的自腐蝕電位均在－0.4~-0.3V之間，自腐蝕電流大小均為10-6級(jí)別，這表明固溶溫度對(duì)雙相不銹鋼在硫酸溶液中的耐蝕性能沒有本質(zhì)的改變，但是也有一些影響。當(dāng)固溶溫度為950℃時(shí)，自腐蝕電流為6.92×10-6(A/c㎡),為所有固溶溫度試樣的最大值；當(dāng)固溶溫度為1050℃時(shí)，自腐蝕電流為1.91×10-6(A/c㎡),為所有固溶溫度試樣的最小值。這表明，當(dāng)固溶溫度為1050℃時(shí)，2205雙相不銹鋼在0.5mol/L 硫酸溶液中耐蝕性能達(dá)到最佳；當(dāng)溫度為950℃時(shí)，由于σ相的影響，導(dǎo)致雙相不銹鋼耐蝕性能變差。
維鈍電流密度的大小可以反映出材料鈍化膜的穩(wěn)定性，維鈍電流密度越大說明鈍化膜穩(wěn)定性越差。因此，當(dāng)固溶溫度為950℃時(shí)，維鈍電流密度為1.58×10-4(A/c㎡),比其他固溶溫度下試樣的維鈍電流密度大了一個(gè)數(shù)量級(jí)，為所有固溶溫度試樣的最大值；當(dāng)固溶溫度為1050℃時(shí)，維鈍電流密度為1.75×10-5（A/c㎡),為所有固溶溫度試樣的最小值。這表明1050℃固溶溫度下，在0.5mol/L 硫酸溶液中材料表面形成的鈍化膜最穩(wěn)定也最致密；當(dāng)溫度為950℃時(shí)，在0.5mol/L 硫酸溶液中材料表面形成的鈍化膜最不穩(wěn)定，這是因?yàn)棣蚁嗟奈龀鰧?dǎo)致鐵素體與奧氏體中的Cr元素偏聚其中，導(dǎo)致σ相周圍形成貧Cr區(qū)，Cr元素為鈍化膜形成的組要元素，因此，材料表面不能形成很好的鈍化膜，鈍化膜的耐蝕性能下降。
圖5.15為不同固溶溫度雙相不銹鋼在0.5mol/L 硫酸溶液中自腐蝕電流和維鈍電流曲線，從圖中可以看出，自腐蝕電流和維鈍電流具有相同的趨勢(shì)，隨著固溶溫度的增加，2205雙相不銹鋼的自腐蝕電流和維鈍電流均先下降后上升。當(dāng)溫度為950℃時(shí)，材料的耐蝕性能和鈍化膜穩(wěn)定性均為最差，主要是由于σ相的析出所導(dǎo)致。當(dāng)固溶溫度達(dá)到1000℃后，σ相消失，雙相不銹鋼中只存在鐵素體與奧氏體兩相，消除了第二相給材料耐蝕性能帶來的負(fù)面影響，其耐蝕性能和鈍化膜穩(wěn)定性均較950℃時(shí)有明顯提高。當(dāng)溫度為1050℃時(shí)耐蝕性能和鈍化膜穩(wěn)定性達(dá)到最佳，此時(shí)雙相不銹鋼兩相比例基本達(dá)到1:1.表5.6為各固溶溫度下2205雙相不銹鋼鐵素體和奧氏體Cr、Mo、Ni的元素含量，由表可知，奧氏體中Cr、Mo元素含量基本相同，而鐵素體中Cr元素含量和Mo元素含量最高，即此時(shí)各元素在兩相中的分布達(dá)到最佳狀態(tài)。隨著溫度的繼續(xù)升高，自腐蝕電流和維鈍電流均上升，并與1200℃時(shí)達(dá)到另外一個(gè)峰值。由于隨著固溶溫度的升高，鐵素體與奧氏體兩相比例逐漸偏離1:1,而從表5.6中可以看出此時(shí)鐵素體含量不斷增加，奧氏體含量逐漸降低，鐵素體中Cr和Mo元素含量降低，各元素在兩相中的分布偏離最佳狀態(tài)。因此，其耐蝕性和鈍化膜穩(wěn)定性均變差。
2. 交流阻抗測(cè)試分析
圖5.16為不同固溶溫度試樣在0.5mol/L 硫酸溶液中的電化學(xué)阻抗譜Nyquist 曲線圖。從圖5.16中可知，所有固溶溫度下試樣的Nyquist 曲線均由～個(gè)較大的半圓弧構(gòu)成。比較半圓弧的直徑可知：1050℃>1000℃>1100℃>1150℃>1200℃>950℃.Nyquist曲線半圓弧的直徑代表了材料耐蝕性能，直徑越大說明材料耐蝕性能越好。因此，材料在1050℃時(shí)耐蝕性能最好，950℃時(shí)耐蝕性能最差，這與極化曲線的結(jié)果相一致。
不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼阻抗等效電路和擬合數(shù)據(jù)如圖5.17和表5.7所示。表5.7中Rsol為溶液電阻，Cl為雙電層電容，Rl為極化電阻。溶液電阻在2~6Ω/c㎡內(nèi)波動(dòng)，相比較極化電阻可以忽略不計(jì)，說明溶液本身的影響很小。極化電阻R1隨固溶溫度的變化曲線如圖5.18所示。從圖5.18中可以看出，R1在1050℃達(dá)到最大值27290Ω/c㎡,在950℃達(dá)到最小值2579Ω/c㎡,并且隨著固溶溫度的升高先增大后減小。表明當(dāng)固溶溫度達(dá)到1050℃時(shí)，雙相不銹鋼的鈍化膜穩(wěn)定性和致密程度最佳，與溶液進(jìn)行反應(yīng)的速度最小，反應(yīng)難度最大。這與極化曲線得到的結(jié)果相致。
