316L不锈钢腐蚀

316L 不锈钢属300系列Fe-Cr-Ni 合金奥氏体不锈钢，由于铬、镍含量高，是最耐腐蚀的不锈钢之一，并具有很好的机械性能。

字母“L ”表示低碳（碳含量被控制在0.03%以下），以避免在临界温度范围(430～900℃)内碳化铬的晶界沉淀，在焊后提供特别好的耐蚀性。

但316L 不锈钢抗氯离子点腐蚀的能力较差。

一、不锈钢的耐腐蚀原理
不锈钢的重要因素在于其保护性氧化膜是自愈性的（例如它不象选择性氧化而形成的那些保护性 薄膜），致使这些材料能够进行加工而不失去抗氧化性。

合金必须含有足够量的铬以形成基本上由Cr2O3 组成的表皮，以便当薄膜弄破时有足够数目的铬(Cr3+)阳离子重新形成薄膜。

如果铬的比例低于完全保 护所需要的比例，铬就溶解在铁表面形成的氧化物中而无法形成有效保护膜。

起完全保护作用所需的铬 的比例取决于使用条件。

在水溶液中，需要12%的铬产生自钝化作用形成包含大量Cr2O3的很薄的保护膜。

在气态氧化条件下，低于1000℃时，12%的铬有很好的抗氧化性，在高于1000℃时，17%的铬也有很好的抗氧化性。

当金属含铬量不够或某些原因造成不锈钢晶界出现贫铬区的时候，就不能形成有效的保护性膜。

二、氯离子对不锈钢钝化膜的破坏
处于钝态的金属仍有一定的反应能力，即钝化膜的溶解和修复（再钝化）处于动平衡状态。

当介质 中含有活性阴离子（常见的如氯离子）时，平衡便受到破坏，溶解占优势。

其原因是氯离子能优先地有 选择地吸附在钝化膜上，把氧原子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，结果在新露 出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔径多在20～30μm ），这些小蚀坑称为孔蚀核，亦可理解为蚀孔生成的活性中心。

氯离子的存在对不锈钢的钝态起到直接的破环作用。

三、不锈钢的点腐蚀机理
在金属表面局部地方出现向深处发展的腐蚀小孔，其余表面不腐蚀或腐蚀很轻微，这种形态成为 小孔腐蚀，简称点蚀。

金属腐蚀按机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

点腐蚀属于电化学腐蚀中的局部腐 蚀。

一种点蚀是由局部充气电池产生，类似于金属的缝隙腐蚀。

另一种更常见的点蚀发生在有钝化表现 或被高耐蚀性氧化物覆盖的金属上。

1、电化学腐蚀的基本原理
通过原电池原理可以更好地说明电化学腐蚀机理。

当2种活泼性不同的金属（如铜和锌）浸入电解 质溶液，2种金属间将产生电位差，用导线连接将会有电流通过，在此过程中活泼金属（锌）将被消耗掉， 也就是被电化学腐蚀。

不同于化学腐蚀（如金属在空气中的氧化，锌在酸溶液中的析氢），电化学腐蚀一定有电流产生，并且电流量的大小直接与腐蚀物的生成量相关，即电流密度越大腐蚀速度越快。

各种金属在电解质溶液中的活泼程度可用其标准电极电位表示，即金属与含有单位活度（活度与浓度正 相关，在浓度小于10-3mol/L 时认为两者值相同）的金属离子，在温度298K （25℃），气体分压1.01MPa 下的平衡电极电位。

标准电极电位越低，金属或合金越活泼，在与高电位金属都组成电偶对时更易被腐蚀。

由此可见，决
定金属标准电极电位的因素除了金属的本质外还有：溶液金属离子活度（浓度）、温度、气体分压。

另 外一个重要影响因素是金属表面覆盖着的薄膜。

除了金、铂等极少数贵金属外，绝大多数金属在空气中 或水中可以形成具有一定保护作用的氧化膜，否则大部分金属在自然界就无法存在。

金属表面膜的性质 对其腐蚀发生及腐蚀速度都有着重要影响。

不锈钢的耐腐蚀原理
不锈钢的重要因素在于其保护性氧化膜是自愈性的（例如它不象选择性氧化而形成的那些保护性 薄膜），致使这些材料能够进行加工而不失去抗氧化性。

合金必须含有足够量的铬以形成基本上由
32O Cr （三氧化二铬）
，以便当薄膜弄破时有足够数目的铬(Cr3+)阳离子重新形成薄膜。

如果铬的比例低于完全保
护所需要的比例，铬就溶解在铁表面形成的氧化物中而无法形成有效保护膜。

起完全保护作用所需的铬 的比例取决于使用条件。

在水溶液中，需要12%的铬产生自钝化作用形成包含大量32O Cr 的很薄的保护
膜。

在气态氧化条件下，低于1000℃时，12%的铬有很好的抗氧化性，在高于1000℃时，17%的铬也有很好的抗氧化性。

当金属含铬量不够或某些原因造成不锈钢晶界出现贫铬区的时候，就不能形成有效的保护性膜。

点腐蚀形成的过程
点蚀首先从亚稳态孔蚀行为开始。

不锈钢表面的各种缺陷如表面硫化物夹杂、晶界碳化物沉积、表面沟槽处等地方，钝化膜首先遭到破坏露出基层金属出现小蚀孔（孔径多在20～30μm ），这就是亚稳态孔核成为点腐蚀生成的活性中心。

蚀核形成后，相当一部分点仍可能再钝化，若再钝化阻力小，蚀核就不再长大。

当受到促进因素影响，蚀核继续长大至一定临界尺寸时（一般孔径大于30μm ），金属表面出现宏观可见的蚀孔，这个特定点成为孔蚀源，蚀孔一旦形成则加速生长。