基于潜油电泵材质15Mn和镀镍材料的耐蚀性分析研究

基于潜油电泵材质15Mn和镀镍材料的耐蚀性分析研究

段玉超   赵恒伟

（中海油研究总院有限责任公司，北京，100028）

摘要：本文利用电化学测试以及盐雾实验对15Mn和镀镍材料的耐蚀性进行了比较。结果表明，15Mn表现为均匀腐蚀，腐蚀速率大，耐蚀性差；镀镍材料耐蚀性能受镀层厚度限制，且基材为普通碳钢时不能起到电化学保护作用，镀层较薄时易出现孔隙出现严重局部腐蚀，为潜油电泵在腐蚀环境下的材质选择提供了理论依据。

关键词：15Mn；镀镍材料；耐蚀性

1. 前言

本文通过电化学方法和盐雾实验对15Mn和镀镍材料的耐蚀性进行分析研究。

2. 实验部分

研究试样为15Mn和镀镍材料，工作电极为10mm×10mm×2mm的不锈钢，工作面用砂纸逐级打磨至1000号，蒸馏水冲洗并用酒精脱水，冷风吹干。

电化学测试在玻璃容器中进行，采用标准三电极系统，参比电极为饱和甘汞电极（SCE），辅助电极为Pt片，研究试样为工作电极。电化学阻抗谱（EIS）测试采用PARSTAT2273电化学测试系统，实验介质为0.01mol/L的NaCl溶液。正弦波激励幅值为10mV，扫描频率为100kHz~10mHz。阻抗数据用Zview软件进行处理。动电位极化曲线测量的扫描电位区间为-0.1V（V.S. open circuit）至1.2V（V.S. SCE），扫描速率为0.166mV/s。循环极化曲线反向扫描速率为1mV/s，实验均在室温下进行。

盐雾实验在盐雾箱内进行模拟实验，采用失重法测量腐蚀速度。实验按照GB/T10125-1997标准进行，盐雾采用0.01mol/L的 NaCl水溶液，温度为30℃，时间为一周。

3. 结果与讨论

3.1 电化学阻抗谱测试分析

图1为15Mn和镀镍材料在0.01mol/LNaCl溶液中的Nyquist图。从图中可以看出，15Mn的容抗弧半径大于镀镍材料的。容抗弧半径的大小直接反应了表面腐蚀产物本身的阻抗特征，因此，15Mn的耐蚀性要高于镀镍材料。

图1  15Mn和镀镍材料在0.01mol/LNaCl溶液中的Nyquist图

3.2动电位极化曲线测试分析

图2为15Mn和镀镍材料在0.01mol/LNaCl溶液中的极化曲线，所测得的特征值如表1所示。明显可以看出，15Mn和镀镍材料自腐蚀电位接近，15Mn阳极曲线平滑，为电化学活化控制，没有出现钝化现象，为均匀腐蚀。镀镍材料在测试范围内没有出现点蚀特征，腐蚀电流比15Mn稍小，腐蚀速度变慢，这是因为在钢铁零件上的镍镀层是阴极性镀层，无电化学保护作用，当镀层存在孔隙时，基体会首先受到腐蚀，因而只有镀层在致密无孔的情况下才起到保护作用。镀层越薄，孔隙率就越高，要保证镍镀层的防腐蚀性，一般情况下镀层要达到20μm以上。

图2为15Mn和镀镍材料在0.01mol/LNaCl溶液中的极化曲线

表1 0.01mol/LNaCl溶液中动电位极化曲线的特征值

3.3循环极化曲线测试分析

图3为镀镍试样在0.01mol/LNaCl溶液中的循环极化曲线，镀镍试样反扫曲线与阳极极化曲线几乎重合，没有出现钝化特征，表明镀镍层存在孔隙，没有起到电化学防护作用，基材优先受到腐蚀作用。

图3  镀镍试样在0.01mol/LNaCl溶液中的循环极化曲线

3.4 盐雾实验测试分析

盐雾实验样品中，15Mn材料表面锈蚀严重，表现为整个表面的均匀腐蚀，失重明显大于镀镍材料。镀镍材料在表面某一点处出现大块腐蚀斑点，说明镀镍层存在孔隙，造成基体材料局部腐蚀。其具体失重结果见表2所示。

表2  0.01mol/LNaCl水溶液盐雾实验结果

Table 2 Weight loss experiment results in 0.01mol/L NaCl solution

4. 结论

15Mn表现为试样表面的均匀腐蚀，腐蚀速率最大，耐蚀性差；镀镍材料耐蚀性能受镀层厚度限制，且基材为普通碳钢时不能起到电化学保护作用，镀层较薄时易出现孔隙出现严重局部腐蚀。

参考文献

[1]刘站峰.潜油电泵耐腐蚀性技术研究[J].科技与企业,2015(14):212.