簡述電磁流量計的金屬電極抗流體腐蝕鈍化膜的形成因素

電磁流量計測量過程中直接與測量介質(zhì)接觸的關(guān)鍵性元件就是電極，電磁流量計的電極有316L、鉭電極、哈氏電極等，可以適應(yīng)于測量不同的液體。對于不同的介質(zhì)，我們有以下的表格加以說明：
電磁流量計電極材料選擇表

材料	適用	不適用
316L	生活用水、工業(yè)用水 原水井水、城市污水 部分酸、堿、鹽溶液	和316L材料化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)
哈氏合金B(yǎng)	鹽酸（濃度≤10%） 非氧化性酸 氫氧化鈉（濃度≤50%） 磷酸、有機酸	硝酸
哈氏合金C	混酸如鉻酸和硫酸的混合液 氧化鹽類 海水	鹽酸
鈦（Ti）	氯化鈉鹽類 鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、次氯酸鹽 海水 濃度小于50%氫氧化鉀、氫氧化銨 氫氧化鋇溶液	鹽酸、硫酸 磷酸、氫氟酸、還原酸
鉭（Ta）	鹽酸（濃度≤40%）稀硫酸和濃硫酸 二氧化氯、氯化鐵、次氯酸、氯化鈉 硝酸（包括發(fā)煙硝酸）等氧化性酸 溫度低于80℃的王水	鹽酸、發(fā)煙硫酸 磷酸、氫氟酸等還原性酸
鉑銥合金	幾乎所有酸、堿、鹽溶液	王水 銨鹽

 
電磁流量計不銹鋼電極的抗腐蝕性能，主要原因是由于表面覆蓋著一層極薄(約1nm 厚)致密的鈍化膜。這是這層鈍化膜隔離了腐蝕性流體介質(zhì)，成為不銹鋼電極防護的基本屏障。不銹鋼電極鈍化具有動態(tài)特征，不應(yīng)看作腐蝕完全停止，而是形成擴散的阻擋層，使陽極反應(yīng)速度大大降低。對不銹鋼電極，通常在有還原劑(如氯離子)情況下傾向于破壞鈍化膜，而在氧化劑(如空氣和水)存在時能保持或修復(fù)鈍化膜。不銹鋼電極放置于空氣和水中會形成氧化膜，但這種膜的保護性不夠完善，速度也很慢。
 
圖4 為不銹鋼電極用XPS(X-ray photoelectronspectroscopy)光電能譜設(shè)備進行的表面化學(xué)分析量化圖。左圖是未經(jīng)工藝處理的電磁流量計電極表面向內(nèi)不同深度主要元素鉻（Cr）、氧（O）、鐵（Fe）的含量比率?？梢钥吹?，在深度約1nm 位置鉻的含量約20%，即表示鈍化膜為貧鉻層。右圖為經(jīng)過機械研磨拋光或酸洗、化學(xué)拋光等工序進行鈍化處理工藝措施，使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優(yōu)先溶解，去掉了貧鉻層，造成鉻在不銹鋼表面的富集，在深度約1nm 位置鉻的含量約達30%。這種富鉻鈍化膜的極化電位(SCE)可達+1.0V，接近貴金屬金、鉑的極化電位，因此，不銹鋼得以提高抗腐蝕的穩(wěn)定性。不同的鈍化處理方法也會影響膜的成分與結(jié)構(gòu)，從而影響不銹性。如通過電化學(xué)改性處理，可使鈍化膜具有多層結(jié)構(gòu)，在阻擋層形成CrO3 或Cr2O3，或形成玻璃態(tài)的氧化膜，使不銹鋼能發(fā)揮大的耐蝕性。
 
不銹鋼電極的耐腐蝕主要依靠表面鈍化膜，如果鈍化膜不完整或有缺陷，不銹鋼仍會被腐蝕，當(dāng)然仍然會出現(xiàn)流體噪聲。電極在加工成形、組裝及安裝標記等過程中會帶來表面油污、鐵銹、非金屬臟物、低熔點金屬污染物、油漆、焊渣與飛濺物等，這些物質(zhì)影響了不銹鋼電極的表面質(zhì)量，破壞了其表面的氧化膜，降低了不繡鋼的抗全面腐蝕性能，也形成流體噪聲的產(chǎn)生，影響到電磁流量計測量的穩(wěn)定性。所以改善電極裝配前的工藝處理和存放、裝配的工藝方法，保護好鈍化膜是電磁流量計制造中重要技術(shù)之一。
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