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    2205雙相鋼磨損表面電化學阻抗譜分析
    發布者: 發布時間:2020/10/5 閱讀:346

     浙江宏盛特鋼有限公司進一步利用電化學阻抗測試方法(EIS)來研究海水摩擦磨損下2205雙相鋼表面微觀結構變化對其電化學性能的影響。其實驗過程如下:首先,測試樣品的開路電位10分鐘,待開路電位穩定后再開始測量;給電化學系統施加正電位幅值為10mV的交流電勢,測試頻率范圍為10Hz~10KHz,通過測量阻抗隨正弦波頻率的變化,進而分析電極過程磨損表面動力學、雙電層和擴散等變化,研究海水腐蝕磨損對2205雙相鋼的電化學性能的影響;測試完成后,利用ZSimpWin分析軟件對所得的阻抗數據進行電化學等效電路擬合,分析滑動磨損后2205雙相鋼表面微觀結構變化對電化學阻抗的影響。

     

     下圖為2205雙相鋼磨損面在人工海水下的Bede曲線圖,通過圖中數據分析2205雙相鋼海水腐蝕磨損后阻抗值的變化,以及滑動磨損后微觀結構對電化學性能的影響。從圖中阻抗值變化可以看出,隨應用載荷的增加,磨損表面的阻抗值減小,如三種載荷下低頻10Hz的阻抗值分別為1399.69kΩ.cm2、443.32kΩ.cm2、37.22kΩ.cm2、29.75kΩ.cm2,表明海水滑動磨損導致了2205雙相鋼的抗腐蝕性能減弱;從相位角變化可以看出,2205雙相鋼的阻抗譜包含兩個時間常數,其最大相位角都小于90度,且隨應用載荷的增加雙相鋼的相位角出現減小,表明其電化學行為是不同與理想的電容器,主要通過頻率擴散以及海水滑動磨損導致的表面不均勻性(如相變化,晶格、位錯變化)使表面電荷發生轉移或積累。

     

     宏盛特鋼利用分析軟件對電化學數據進行等效電路擬合,如圖為2205雙相鋼磨損表面在海水工況下的曲線圖,其中線性為擬合數據,點線為實驗數據,可以看出等效電路擬合數據與實驗數據匹配較好。從圖可以看出,磨損面與未磨損基體都出現相同的電容性半圓弧,且隨應用載荷的增大,圓弧半徑減小,結果再次證明海水腐蝕磨損作用使2205雙相鋼的抗腐蝕性能減弱。我們通過圖等效電路將2205雙相鋼的實驗數據進行擬合,得到表等效電路擬合參數。

     

     其中RE為溶液電阻,是鈍化膜表面離子傳導過程所產生的;Q1代表鈍化膜形成的電容性電阻,R1為氧化膜電阻,兩者通過離子傳遞相互結合;Q2代表界面的電容性電阻,R2為電荷轉移電阻。此交流阻抗譜圖等效電路代表兩個時間常數,其中R1Q1是高頻分析擬合元件,是鈍化膜形成的電容性電阻,并且結合了氧化膜上電荷傳遞電阻。從表中可以看出Q1隨海水摩擦載荷的增加而增大,R1則是隨應用載荷的增大而減小,表明雙相鋼表面鈍化膜出現更多的缺陷,且防腐蝕能力減弱;R2Q2為第二次分析過程,表示雙層界面的電容性電容和其上電荷轉移電阻,從表數據可以得到Q2隨海水摩擦載荷的增加而增大,R2出現減小的規律。極化電阻是由R1(氧化膜電阻)和R2(電荷轉移電阻)組成,從表也可以看出在海水腐蝕磨損下,隨應用載荷的增加極化電阻出現減小的趨勢,表明海水腐蝕磨損使2205雙相鋼的耐腐蝕性能減弱。通過上述結果可以得出,海水腐蝕磨損導致了2205雙相鋼微觀結構發生變化,所形成的鈍化膜出現了更多的缺陷,使得2205在海水下更容易腐蝕。

     
     

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