磷酸钠浓度对40Cr钢耐蚀性能的影响

doi:10.11902/1005.4537.2025.265

中国腐蚀与防护学报 DOI: 10.11902/1005.4537.2025.265

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磷酸钠浓度对40Cr钢耐蚀性能的影响

周炜龙¹,郭玉冰¹,胡梦茹¹,沈凯杰¹,杨正桓²,谢林君¹

1. 浙江工业大学
2. 中核核电运行管理有限公司

Effect of Sodium Phosphate Concentration on the Corrosion Resistance of 40Cr Steel

引用本文:

周炜龙郭玉冰胡梦茹沈凯杰杨正桓谢林君. 磷酸钠浓度对40Cr钢耐蚀性能的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 10.11902/1005.4537.2025.265.

全文: PDF(2410 KB)

摘要: 在长期接触冷却水的服役环境下，腐蚀失效是制约40Cr泵轴使用寿命的关键因素。磷酸盐类缓蚀剂作为一种重要的缓蚀手段，其在40Cr钢表面的腐蚀机制亟待阐明。本文系统研究了不同浓度磷酸钠（Na3PO4）对40Cr钢腐蚀行为的影响及其作用机理。结果表明，随Na3PO4浓度升高，腐蚀速率显著降低。在较低浓度（1×10-4 mol/L和1×10-3 mol/L）下，腐蚀持续发展，表面生成以Fe3O4、Fe2O3和γ-FeOOH为主的疏松多孔产物，耐蚀性能较差；在1×10-3 mol/L溶液中出现了更稳定的α-FeOOH相，其中γ-FeOOH和α-FeOOH的体积分数分别为39.65%、60.35%，结构致密的α-FeOOH和Fe?O?相可有效延缓腐蚀进程，提高锈层的保护性。当浓度提高至1×10-2 mol/L时，40Cr钢表面形成一层致密且稳定的保护性盐膜，主要成分为FePO4和Fe2O3。该膜层有效阻隔了腐蚀介质与基体接触，使钢处于钝化状态，从而显著抑制了腐蚀进程。

关键词 ：磷酸钠, 40Cr钢, 电化学腐蚀, 缓蚀性能, 钝化膜

Abstract：In the service environment of long-term contract with cooling water, corrosion failure is a critical factor limiting the service life of 40Cr pump shafts. As an important corrosion inhibitor, the inhibition mechanism of phosphate on the surface of 40Cr steel requires urgent clarification. This study systematically investigates the effect of sodium phosphate (Na?PO?) concentration on the corrosion behavior of 40Cr steel and the underlying mechanisms. The results indicate that the corrosion rate decreases significantly with increasing of Na?PO? concentration. At lower concentrations (1×10?? mol/L and 1×10?3 mol/L), corrosion continues to progress, forming loose and porous corrosion products composed mainly of Fe3O4, Fe2O3 and γ-FeOOH, which provide poor corrosion protection. At the concentration of 1×10?3 mol/L, a more stable α-FeOOH phase appears, with volume fractions of γ-FeOOH and α-FeOOH being 39.65% and 60.35%, respectively. The dense structures of α-FeOOH and Fe?O? effectively decelerate the corrosion process and improve the protective properties of the rust layer. When the concentration is increased to 1×10?2 mol/L, a dense and stable passive film forms on the surface of the 40Cr steel, primarily consisting of FePO? and Fe2O3. This film effectively isolates the substrate from the corrosive medium, maintaining the steel in a passive state and thereby significantly inhibiting the corrosion process.

Key words： sodium phosphate 40Cr steel electrochemical corrosion corrosion inhibition performance passive film

收稿日期: 2025-08-25

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