FeCrNiCoMnx (x = 1 ~ 0)高熵合金工業級塊材顯微結構與腐蝕行為之研究

Abstract

"此研究首次探討50公斤級FeCrNiCoMnx (x = 1.0, 0.6, 0.3, and 0)高熵合金塊材之顯微結構與其在3.5 wt%氯化鈉及0.5 M硫酸腐蝕行為，旨在釐清塊材缺陷與錳含量之影響，此外，使用在不鏽鋼ASTM A380M-17的酸洗亦首次使用並研究於FeCrNiCoMnx以改善含錳FeCrNiCoMnx之鈍化膜穩定性及保護力。錳被發現會偏析在枝間區域且其伽凡尼腐蝕為造成在兩種溶液中腐蝕首先發生的主要原因，此藉1050度C之80%的熱軋及900度C下1.5小時的退火減少偏析，腐蝕電流密度會下降。對於均質化之FeCrNiCoMnx，0.5 M硫酸陽極極化成長之鈍化膜抗蝕能力於0.5 M硫酸中隨著Mn含量的下降而提升，但含錳之FeCrNiCoMnx相比304L不鏽鋼仍不預期的低，此歸因於錳與鉻於鈍化膜中的競爭氧化，導致具保護性之Cr2O3比預期還低之故。然而在沒有偏析情況下，因為硫化錳夾雜物的存在，陽極極化生長之FeCrNiCoMnx鈍化膜穩定性在3.5 wt%氯化鈉及0.5 M硫酸仍沒有獲得改善，由於硫化錳溶解後溶液中含硫物種的影響，施加陽極極化後之含錳類FeCrNiCoMnx在極化後之硫酸浸泡其鈍化膜仍有一定機率發生崩解。 儘管錳於此類合金有負面之影響，錳於機械性質卻有其不可或缺的角色，為解決由硫化錳導致之鈍化膜不穩定的問題，此研究採用先氟硝酸後硝酸之複合酸洗，可消除硫化錳及其含硫物種並使鈍化膜加強鈍化，此方法成功改善含錳類FeCrNiCoMnx鈍化膜在3.5 wt%氯化鈉及0.5 M硫酸的穩定性並提升其抗蝕能力。然而鈍化膜抗蝕能力改善的程度卻隨著Mn含量的下降而跟著下降，且此種複合酸洗對無錳的FeCrNiCo合金卻反而有負面的影響，原因應為在含氫氟酸的酸洗溶液中，與表面鈍化膜中之鉻與錳含量有關，較高的鉻含量會與氫氟酸在氧化膜中形成更多的[Cr(H2O)6]F3，而MnO2可減緩氫氟酸對Cr2O3的攻擊，較低的錳含量則造成更多之Cr2O3與MnO2反應。"