电磁流量计的金属电极抗流体腐蚀钝化膜的形成因素
时间：2015-02-13 阅读：912
电磁流量计测量过程中直接与测量介质接触的关键性元件就是电极，电磁流量计的电极有316L、钽电极、哈氏电极等，可以适应于测量不同的液体。对于不同的介质，我们有以下的表格加以说明：
电磁流量计电极材料选择表
| 材料 | 适用 | 不适用 |
| 316L | 生活用水、工业用水 原水井水、城市污水 部分酸、碱、盐溶液 | 和316L材料化学反应的介质 |
| 哈氏合金B | 盐酸（浓度≤10%） 非氧化性酸 氢氧化钠（浓度≤50%） 磷酸、有机酸 | 硝酸 |
| 哈氏合金C | 混酸如铬酸和硫酸的混合液 氧化盐类 海水 | 盐酸 |
| 钛（Ti） | 氯化钠盐类 钠盐、钾盐、铵盐、次氯酸盐 海水 浓度小于50%氢氧化钾、氢氧化铵 氢氧化钡溶液 | 盐酸、硫酸 磷酸、氢氟酸、还原酸 |
| 钽（Ta） | 盐酸（浓度≤40%）稀硫酸和浓硫酸 二氧化氯、氯化铁、次氯酸、氯化钠 硝酸（包括发烟硝酸）等氧化性酸 温度低于80℃的王水 | 盐酸、发烟硫酸 磷酸、氢氟酸等还原性酸 |
| 铂铱合金 | 几乎所有酸、碱、盐溶液 | 王水 铵盐 |
电磁流量计不锈钢电极的抗腐蚀性能，主要原因是由于表面覆盖着一层极薄(约1nm 厚)致密的钝化膜。这是这层钝化膜隔离了腐蚀性流体介质，成为不锈钢电极防护的基本屏障。不锈钢电极钝化具有动态特征，不应看作腐蚀*停止，而是形成扩散的阻挡层，使阳极反应速度大大降低。对不锈钢电极，通常在有还原剂(如氯离子)情况下倾向于破坏钝化膜，而在氧化剂(如空气和水)存在时能保持或修复钝化膜。不锈钢电极放置于空气和水中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善，速度也很慢。
图4 为不锈钢电极用XPS(X-ray photoelectronspectroscopy)光电能谱设备进行的表面化学分析量化图。左图是未经工艺处理的电磁流量计电极表面向内不同深度主要元素铬（Cr）、氧（O）、铁（Fe）的含量比率。可以看到，在深度约1nm 位置铬的含量约20%，即表示钝化膜为贫铬层。右图为经过机械研磨抛光或酸洗、化学抛光等工序进行钝化处理工艺措施，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在不锈钢表面的富集，在深度约1nm 位置铬的含量约达30%。这种富铬钝化膜的极化电位(SCE)可达+1.0V，接近贵金属金、铂的极化电位，因此，不锈钢得以提高抗腐蚀的稳定性。不同的钝化处理方法也会影响膜的成分与结构，从而影响不锈性。如通过电化学改性处理，可使钝化膜具有多层结构，在阻挡层形成CrO3 或Cr2O3，或形成玻璃态的氧化膜，使不锈钢能发挥zui大的耐蚀性。
不锈钢电极的耐腐蚀主要依靠表面钝化膜，如果钝化膜不完整或有缺陷，不锈钢仍会被腐蚀，当然仍然会出现流体噪声。电极在加工成形、组装及安装标记等过程中会带来表面油污、铁锈、非金属脏物、低熔点金属污染物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢电极的表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了不绣钢的抗全面腐蚀性能，也形成流体噪声的产生，影响到电磁流量计测量的稳定性。所以改善电极装配前的工艺处理和存放、装配的工艺方法，保护好钝化膜是电磁流量计制造中重要技术之一。
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