Tungsten综述文章：再论钼对不锈钢耐点蚀性能的影响

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摘要

钼作为一种提高不锈钢局部耐蚀性的重要合金元素，得到了国内外学者的广泛研究。近日，复旦大学 李劲教授团队在英文刊《Tungsten》上在线发表了标题为“Revisiting the efect of molybdenum on pitting resistance of stainless steels”的文章。该文章综述了钼对局部腐蚀的影响机理。叙述了两种可能的作用及相应的实验研究:Mo作为氧化物存在于钝化膜中，提高了膜的稳定性;钼影响溶解动力学，抑制活性溶解电流密度。然后根据腐蚀界有关学者最新提出点蚀模型，讨论了一些矛盾的结果。我们有理由相信，Mo影响的是局部腐蚀的整个过程，而不是单个反应。

图文详情

Figure 1 (a) Calculated Cr³⁺ /(Cr³⁺ + Fe²⁺ + Fe³⁺ ) ratios. (b) The composition of the passive film in depth[1]

[1] Oleford I, Brox B. Passiv. Met. Semicond., 1983: p. 561.

Olefjord等人发现含钼不锈钢的钝化电流密度明显低于不含钼不锈钢。通过X光电子谱分析不锈钢表面钝化膜的成分，发现钝化膜的内层为Cr2O3，外层为Fe、Cr、Mo的氢氧化物，如图1所示。证明Mo确实存在于钝化膜中。

Figure 2. (a) Effect of Mo concentration on the pitting potential of Fe–18%Cr–Mo ferritic alloys in 1.0 M LiCl and 1.0 M LiBr. (b) Anodic polarization of Fe–18%Cr ferritic alloys with 2.0% and 5.1% Mo in bromide and chloride solutions saturated in dissolution products, corrected for ohmic potential drops in solution.[2]

[2] Kaneko M, Isaacs HS. Corros Sci. 2002;44:1825.

图2显示当不锈钢中钼含量较低（2％）时，氯化物溶液中的不锈钢比溴化物溶液中的不锈钢具有更小的点蚀电位和更大的溶解电流，而当钼含量较高（5％）时，则出现相反的结果。这说明溶液中的溴离子可以在一定程度上抑制不锈钢中钼元素的积极作用。

Figure 3 (a) Cyclic potentiodynamic polarization curves of 0Mo, 1Mo, and 2Mo alloys measured in 4 M NaCl. (b) Average pitting and repassivation potentials with standard deviation values (scatter band) of the alloys measured in 4 M NaCl[3].

[3] Heon-Young H, et al. Met Open Access Metall J. 2018;8:653.

图3显示随着不锈钢中钼元素含量的提高，不锈钢的点蚀电位和再钝化电位都增大，同时再钝化电位和点蚀电位的差值减小，这意味着钼元素提升了不锈钢的再钝化性能。

总结与展望

综合现有的研究结果来看，钼不仅可以提高钝化膜的性能(表现为更低的点蚀成核率和更小的钝化电流密度等)，也可以抑制钝化膜破裂后的基体活性溶解(表现为亚稳态点蚀的电流密度更小，尺寸更小)。为了进一步揭示钼的详细作用，今后的研究应注意以下几个方面。首先，由于所有的工业不锈钢都有相当复杂的微观组织，它们不是我们探索微观机制的合适样品。采用一系列精心设计的Fe-Cr-Ni-Mo合金可能会有所帮助。其次，点蚀是一个随机的、突发的过程，在块状样品中很难观察单个点蚀。因此，使用一维人造点蚀可以更好地揭示Mo在点蚀过程中的作用。此外，采用先进的原位电化学技术和表征方法将是实时监测钝化膜和局部点蚀环境变化的有力工具。

全文链接

https://link.springer.com/article/10.1007/s42864-021-00099-1

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内容为【钨科技英文 Tungsten】公众号原创，供稿人：孙阳庭，谭欣。

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专刊介绍

作者简介

李劲

李劲，1982年毕业于清华大学工程物理系，1986年获得中科院金属所硕士学位，1990年获得巴黎第十一大学结构冶金实验室博士学位。复旦大学材料科学系教授、金属腐蚀研究方向学术带头人。现任“中国腐蚀与防护学会”（国家一级学会）副理事长，兼任中国宝武集团企业顾问和中国工程物理研究院材料研究所客座教授。主要研究方向为：不锈钢及耐蚀合金腐蚀。

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