MoO2-4通過與CI-競爭吸附來延緩點蝕的發(fā)生。但是,關(guān)于MoO2-4對氫滲透的影響的研究尚未有相關(guān)報道。浙江至德鋼業(yè)有限公司以2205不銹鋼和2507雙相不銹鋼為研究對象,借助氫滲透曲線研究了MoO2-4對2205雙相不銹鋼和2507雙相不銹鋼氫滲透行為的影響。
MoO2-4加入前后,1050℃/30min固溶處理的2205雙相不銹鋼的氫滲透曲線圖如圖6.10所示。
從圖6.10中可以看出,雙相不銹鋼在鹽酸溶液中的氫滲透曲線中,存在H+電流密度,說明有H原子從雙相不銹鋼中穿過,H原子在雙相不銹鋼薄片試樣另一端被氧化成H+;而在相同的測量時間內(nèi),在含有MoO2-4的鹽酸溶液中,未見H+電流密度,說明H原子此時未能從雙相不銹鋼薄片的一端穿透至薄片的另一端面。從以上結(jié)果可以看出,MoO2-4的加入阻礙了氫原子透過雙相不銹鋼。
影響雙相不銹鋼氫擴散的因素包括內(nèi)在原因(材料本身)和外在原因(如陰極保護、環(huán)境)。其中,內(nèi)在原因具體,材料的微觀組織、位錯、晶格間隙等,這些因素能夠影響氫在材料中的擴散。圖6.10的現(xiàn)象說明,MoO2-4對2205雙相不銹鋼氫滲透行為產(chǎn)生了影響。由陰極充氫產(chǎn)生的H原子一部分兩兩結(jié)合成H2從溶液中逸出,另一部分以原子態(tài)的形式吸附于雙相不銹鋼表面,進而進入材料內(nèi)部。MoO2-4加入溶液中后,會吸附在雙相不銹鋼表面;而由陰極充氫產(chǎn)生的H原子也會吸附在雙相不銹鋼表面,兩者存在競爭吸附。一方面,MoO2-4的加入會在表面吸附形成一層阻擋膜,使得H原子的可吸附位置減少,導(dǎo)致吸附于雙相不銹鋼表面的H原子數(shù)量下降,雙相不銹鋼表面的H原子濃度降低;另一方面,根據(jù)反應(yīng)式:
可知,MoO2-4在酸性溶液中會發(fā)生縮聚生成同多酸鹽和H2O。由于氫在雙相不銹鋼中的擴散的驅(qū)動力為H原子濃度梯度,因此,MoO2-4的加入降低了雙相不銹鋼中的H原子濃度梯度,導(dǎo)致H原子在雙相不銹鋼中的擴散的驅(qū)動力下降,使氫在雙相不銹鋼中的擴散率降低。
因此,MoO2-4降低H擴散速率的主要方式是鉬酸根離子或其反應(yīng)產(chǎn)物(同多酸鹽)與H原子競爭吸附,在試樣表面形成一層阻擋膜,阻礙H原子的吸附。
固溶態(tài)為1050℃的2507雙相不銹鋼在0.4MHCI溶液以及含有0.5M MoO2-4的0.4MHCl溶液中的滲氫曲線如圖6.11所示。從圖6.11(a)中可以看出2507雙相不銹鋼在0.4MHCl溶液中的陽極電流隨著時間的延長而升高,即表明材料中的氫含量隨著時間的延長而升高;但是從圖6.11(b)可以看出MoO2-4存在的情況下隨著時間的延長陽極電流并未出現(xiàn)升高的趨勢,這表明在試樣陰極側(cè)產(chǎn)生的原子氫沒有透過試樣到達試樣的陽極側(cè),即表示MoO2-4對氫在鋼中的擴散有著一定的抑制作用,進而能夠降低DSS2507雙相不銹鋼的氫脆敏感性、增強了其耐氫脆能力。
鉬酸鹽是一種陽極型無機緩蝕劑,鉬酸鹽以一定的形式或者濃度存在于介質(zhì)中,能夠起到減緩或防止材料腐蝕的作用。在含有鉬酸根離子的介質(zhì)中,鉬酸根離子與試樣在陰極側(cè)產(chǎn)生的氫原子存在競爭吸附的作用,導(dǎo)致吸附在試樣表面的氫原子數(shù)量降低、氫原子濃度梯度下降,降低了氫在雙相不銹鋼中的擴散驅(qū)動力,對H在DSS2507雙相不銹鋼中的擴散有一定抑制效果。具體表現(xiàn)為在鋁酸根離子的作用下,從氫滲透曲線可以看出隨著時間的延長陽極電流(ia)并未出現(xiàn)升高的趨勢。