0 前言

金属材料在海洋装备中应用广泛，发挥着非常重要的作用。然而，金属材料会受到外界条件的腐蚀，从而影响材料的使用寿命，破坏材料的金属结构，直至完全报废，损失非常严重^[1]。金属的腐蚀现象从热力学角度来看，其实是金属被氧化，体系自由能降低的结果，金属材料腐蚀的本质是冶金的逆过程^[2]。

不锈钢长期使用会因材料疲劳、腐蚀和磨损而带来严重损害^[3-4]。在大多数情况下，海洋设备会受到多种因素的同时作用，这些因素的综合作用会给材料及其设备带来安全隐患，甚至是无法挽回的灾难性后果^[5]。海洋环境多变而复杂，深海水域的材料也会受到多方面的影响，这就对海洋工程和设备的可靠性和高效性提出了更高的要求^[6]。在新型海洋材料与装备的制造过程中，需要依靠实际的海洋暴晒试验技术^[7-9]，获取海洋环境中的腐蚀数据和规律，并进行研究和总结，为提高海洋装备的使用寿命奠定基础^[10-12]，为实现海洋材料与装备的高效、可持续利用做出贡献。努力实现海洋材料的高效和可持续利用。

多年来，国内外许多研究人员对不锈钢的大气腐蚀进行了大量研究，特别是对环境因素（包括空气污染物和气候因素）的影响和腐蚀机理进行了深入研究，氯离子对不锈钢的失效影响很大^[13]。张万灵等^[14]研究了海洋潮汐区钢材样品在人工海水和 3% NaCl 溶液中的腐蚀行为，并研究了干湿交替样品和完全浸没样品之间的电偶电流。实验结果表明，潮汐区会出现阴极保护，但与 Mg²⁺、Ca²⁺ 和氧浓度的细胞沉积无关，而是因为海平面升降可能引起的干湿交替。辛森森等^[15]研究了 316L 不锈钢受海水温度和浓度影响的点蚀特性。MALIK 等^[16]研究了 316L 不锈钢在不同 Cl^- 浓度溶液中的点蚀行为。邓博等^[17]研究了 2205 和 2507 双相不锈钢的临界点蚀温度和再钝化温度。但不锈钢在真正复杂的海洋环境中的真实暴晒腐蚀行为的研究还不是特别深入。此外，金属材料中的杂质和合金元素对点蚀的形成也有很大影响^[18]，因此也亟需对高合金不锈钢进行研究和调查。而且，我国的核电站大多建在沿海地区，核电站的技术设备在海洋环境中经常受到各种因素的侵蚀，在其他国家也出现过核电站技术设备在沿海环境中被腐蚀的案例，如南非的Koeberg 2 号核电站。在反应堆维护期间，输送罐和低压泵之间的安全喷嘴管道发生泄漏，调查结果显示不锈钢管道存在点蚀，多处出现氯离子导致的应力腐蚀开裂^[19]。

海工装备制造时，需要依托实海暴晒试验技术，获取真实海洋环境中的数据和腐蚀规律，并进行研究和总结，以此提高海洋装备的使用寿命，为海洋材料与装备的高效持久利用做出贡献。

本文选择 304 不锈钢和 316 不锈钢作为试验对象，研究它们在文昌滨海海洋环境暴晒后的腐蚀行为。这将为大气腐蚀科学研究收集真实数据，提高材料利用率以及设备和装置的安全性能，减少经济损失。

1 试验准备

1.1 海洋大气暴晒试验

我国在全国各地设立了大气腐蚀试验站，以监测不锈钢在实际条件下的现场变化^[20]。本次试验在海南文昌滨海海洋环境设置了不锈钢样品取样点，长期挂件。海南属于热带季风岛，最东端为文昌地区，具有高温高湿、高降雨、高盐雾和热带气旋登陆等气候特点，典型的热带海洋环境，空气中氯离子含量高，恶劣的海洋环境对不锈钢的性能考验难度很大。

用高频红外碳硫分析仪测得 304 不锈钢和 316 不锈钢的具体成分如表1 和表2。

选取 304 不锈钢和 316 不锈钢这两种金属作为试验试样，将挂件加工成长方形试样，并打孔，尺寸为 150 mm×100 mm×3 mm。用蒸馏水将试样完全清洗干净，用丙酮或无水酒精擦拭试样表面，去除表面污渍，然后将试样取出，用吹风机吹干，用精度为 0.001 mg 的天平称量样品的初始重量。然后取出样品，用吹风机吹干，称重至初始重量 0.001 mg。将处理过的样品放在暴晒在自然环境中的文昌滨海海洋环境中，样品的上下左右四个角分别固定在不同的曝晒架上，与水平面成 45°。304 和 316 在海南文昌滨海海洋环境分别暴晒在阳光下 3 个月、6 个月和 12 个月后取下样品。

自然暴晒后，取下不同曝光时间的样品，用尼康相机拍摄表面，以捕捉表面的宏观形态。用线切割将大块暴晒样品切割成 20 mm×30 mm 的小长方体，用丙酮超声波对切割后的样品进行涂油和去污处理，然后取出吹干，用热场 Quanta-250 型场发射扫描电子显微镜和共聚焦显微拉曼光谱仪对暴晒样品的腐蚀产物测试分析。

根据 GB / T16545-2015，首先用毛刷轻刷样品，去除附着力差的腐蚀产物碎片，然后将样品放入 100 mL 硝酸（HNO₃，ρ = 1.42 g / mL）加蒸馏水配成的 1 000 mL 溶液中，超声处理 1 h，清洗样品上的水垢和表面腐蚀产物。然后将样品从溶液中取出，轻刷样品表面，反复多次，以帮助去除残留的腐蚀产物。用蒸馏水充分清洗清洗过的样品，然后取出，用吹风机吹干，称重，计算样品的重量，以得出腐蚀损失和腐蚀率。清除表面腐蚀产物后，用激光共聚焦显微镜多次测量点蚀深度并取平均值。

1.2 结构表征及力学性能测试

表面微观形貌的表征使用场发射扫描电镜热场 FEI Quanta FEG 250，在二次电子的模式下，观测表面的微观形貌，电子枪加速电压是 0.5～30 kV，放大倍率是 3 万～5 万倍；用 SEM 配备的 EDS 能谱对样品表面的重点腐蚀区域进行元素分析。用 LSM700 型光学显微镜对样品表面点蚀坑深度及粗糙度的测量。用聚焦离子束（Focused Ion beam，FIB） 来切割试样暴晒后产生的点蚀坑，可得到点蚀坑的形状等信息。用 AXIS ULTRA 型多功能 XPS 仪，是一种基于光电效应的电子能谱，对材料表面元素和化学状态进行分析。用共聚焦显微拉曼光谱仪 （Raman-RENISHAW）获得拉曼光谱信息。

2 结果与讨论

2.1 腐蚀性能分析

从图1 可以看出，304 不锈钢表面发生了明显的变化。自然暴晒 3 个月后，局部出现腐蚀，不锈钢表面有明显的锈斑，锈层呈棕黄色，厚薄不均，中间多，边缘锈层薄。自然暴晒 6 个月后，锈斑增多，锈层变厚，腐蚀更加严重，呈深棕黄色。自然暴晒 12 个月后，表面锈层面积增大，锈层颜色加深，中心区域腐蚀最严重，边缘区域的锈层也明显增厚，暴晒 12 个月后腐蚀会进一步加深，此时 304 不锈钢基材表面不再明亮。

在制备试样时，试样中间有一个小孔，目的是便于区分不同材料在不同时间暴晒在阳光下的情况，在小孔周围可以明显观察到锈迹在小孔周围堆积，这是由于小孔周围应力的作用，使材料内部组织结构发生变形，更容易造成腐蚀。锈层的分布并不均匀，呈条状分布，这是因为挂件呈 45°角布置，雨水的作用会使不锈钢表面的腐蚀产物在挂件底部聚集，使锈层较多，颜色也较深。

同一块样品的腐蚀情况也不一样，腐蚀面积分布不均匀，说明不是均匀腐蚀，而是局部腐蚀。试样中心部位的腐蚀纹路严重，锈层较厚，颜色较深，但边缘的锈层明显较薄，分布也较分散，不像中心部位的试样集中在不同的暴晒时间呈现出不一样的纹路，造成这种现象的可能原因是由于挂件的方式造成的，暴晒件的挂件是倾斜 45°放置的，有的四角是用螺旋钉固定的，这样会使试样受到内应力的作用。这样会使试样产生内应力，内应力集中在中心区域，腐蚀现象会更加严重。

从图2 所示的腐蚀形貌可以看出，316 不锈钢主要也是发生局部腐蚀，位置在试样的中心部位，暴晒 3 个月后，中心部位区域有明显的棕黄色锈层形成，局部区域的锈层比较薄，6 个月后锈层加深、增多，腐蚀程度扩大，颜色变深，基本失去了金属的银色光泽。暴晒 12 个月后，试样整体几乎都覆盖了一层锈，中央部分呈深褐色，边缘区域呈褐色，腐蚀进一步加深。316 不锈钢的腐蚀现象比 304 不锈钢的腐蚀现象稍好，这是因为 304 不锈钢的化学成分中几乎不含 Mo 元素，而 316 不锈钢则含 Mo，这样就使得 316 不锈钢的耐高温性能比 304 不锈钢好，并且 316 不锈钢在降低 Cr 含量的同时增加了 Ni 含量，这就使得 316 不锈钢的耐腐蚀性能得到提高^[21]。

与永兴岛暴晒 3.5 年的表面相比，在文昌滨海海洋环境暴晒时间更短的 316 不锈钢表面腐蚀更加严重。结合暴晒区的气候、风力、水质等影响因素，认为文昌地区位于海南省最东端，地处高盐雾、常年高温、高湿的海岸，文昌地区沿海大气腐蚀性强。有研究表明，温度、氯离子浓度、降水量等都是影响大气侵蚀的重要因素^[22]，而文昌地区年平均相对湿度为 86%，年平均降水量为 1 833.6 mm，相比之下，永兴岛年平均相对湿度为 77.4%，年平均降水量为 1 500 mm，高湿度和高降水量可能是导致文昌滨海海洋环境 316 不锈钢腐蚀程度相对更为严重的自然因素。

宏观形态学只能看到材料表面的宏观特征，为了进一步分析不锈钢的腐蚀能力，仅靠宏观形态学是不够的，还要深入分析微观方面，用扫描电镜 （SEM）分别检测了在文昌滨海海洋环境暴晒 3 个月、6 个月、12 个月的 304 不锈钢试样，在相同放大倍数下测得的微观腐蚀形态如图3 所示。

从图4 可以看出，文昌滨海海洋环境暴晒 3 个月后的 304 不锈钢，表面有少量腐蚀产物，腐蚀坑较浅，坑底部较平，腐蚀坑附近区域的晶粒形状也较完好，暴晒 6 个月后、腐蚀产物明显增多增厚，覆盖面积变广，腐蚀坑变多，腐蚀坑深度加深，呈现明显的圆形，且底部形成多个小腐蚀坑，附近区域明显受损。在阳光下暴晒 12 个月后，腐蚀面积增大，腐蚀程度加深，腐蚀坑深度加深，腐蚀面积扩大，几个腐蚀坑逐渐与整个腐蚀区域连成一片，腐蚀孔周围的晶粒形状被破坏，腐蚀坑的底部是一些圆形的腐蚀产物。304 不锈钢经文昌滨海海洋环境暴晒后的腐蚀形式是点蚀^[23]，腐蚀随着暴晒次数的增加，腐蚀数量增加，表面腐蚀产物逐渐增多，且表面腐蚀产物的覆盖面逐渐增大。产物覆盖面逐渐增大，点蚀深度加深。

316 不锈钢不同暴晒时间后的微观腐蚀形貌如图5 所示。从图中可以看出，暴晒 3 个月后表面出现腐蚀产物，在腐蚀产物放大图中可以看到腐蚀产物堆积，暴晒 6 个月后，可以看到 316 不锈钢表面腐蚀产物增多，出现裂纹，可以看到腐蚀产物呈块状分布。暴晒 12 个月后腐蚀坑扩大，腐蚀加深，大的腐蚀坑底部有许多小而深的坑，并有小颗粒的腐蚀产物堆积，与同期 304 不锈钢的暴晒结果相比，可以发现 316 不锈钢的耐腐蚀性大大提高。

2.2 失重分析

将 304 不锈钢和 316 不锈钢挂片按照 GB / T16545—2015 《金属和合金腐蚀试验方法中从腐蚀产物中去除腐蚀的方法》进行除锈。

除锈后，用失重法测定金属的腐蚀速率，并按下式分别计算除锈前和除锈后的重量：

式中，$\stackrel{-}{V}$ 是金属的腐蚀速率（g /（cm² ·a）），m₀ 是金属材料腐蚀前的质量（g），m_t 是经过一定时间暴晒并去除表面腐蚀产物后金属材料的质量（g），S 是样品暴晒在腐蚀环境中的表面积（cm ²），t 是样品腐蚀的时间（a），a 表示暴晒时间（a）。用此公式算得 304、316 不锈钢的腐蚀失重率如表3 所示。

从表3 可以看出，304 不锈钢在文昌滨海海洋环境暴晒后的腐蚀失重率随时间的增加而减小，暴晒 3 个月后腐蚀失重率为 0.001 5 g /（cm² ·a），暴晒 1 年后腐蚀失重率为 0. 000 5 g /（cm² ·a），这是由于 304 不锈钢的腐蚀速率快，腐蚀严重，因而失重率较高；延长暴晒时间，长期以往，由于大气腐蚀和腐蚀生成物在不锈钢表面的堆积，对后续进一步腐蚀的初始锈层会有一定的抑制作用，从而降低腐蚀速率。暴晒初期，316 不锈钢的腐蚀损失小于 304 不锈钢。随着暴晒时间的增加，腐蚀失重率降低，初期暴晒样品的失重要大于后期的失重，说明暴晒前期腐蚀快，腐蚀产物增多，基体损失量增加，这是由于初期的腐蚀产物涂覆在基体表面，对后续的继续腐蚀有一定的抑制作用。

304 不锈钢和 316 不锈钢随着暴晒时间的增加，腐蚀损失会逐渐减少，不同材料减少的幅度不一样， 316 不锈钢的腐蚀损失略低于 304 不锈钢，说明 316 不锈钢的耐腐蚀性能比 304 不锈钢更好。

总的来说，在文昌滨海热带海洋环境中，316 不锈钢的腐蚀腐蚀坑对基体的破坏情况要稍好于 304 不锈钢，耐腐蚀性能也略好于 304 不锈钢，而且 304 不锈钢和 316 不锈钢的腐蚀随着暴晒时间的增加而变得更加严重，时间越长，锈层越多，对基体的破坏越严重。

2.3 点蚀分析

304 不锈钢经过线切割除锈后，将不锈钢挂件切割成 20 mm×30 mm 的小样品，然后使用扫描电子显微镜观察点蚀孔的微观形态，如图6 所示。从图中可以看出，304 不锈钢在阳光下曝晒 3 个月后，表面的点蚀凹坑较浅，附近区域保持完好，没有腐蚀现象，随着曝晒时间增加到 6 个月，小而浅的点蚀凹坑发展成大而深的圆形点蚀凹坑，几个点蚀凹坑不断扩大并逐渐连成一片。暴晒 12 个月后，点蚀坑加深，基底的损坏变得更加严重，暴晒时间越长，点蚀坑变得越大、越深。

316 不锈钢暴晒在不同时间的点蚀空洞形态如图7 所示。从图中可以看出，316 不锈钢暴晒初期，不锈钢点蚀较浅，形态呈现不规则浅坑，坑洞底部比较平整，附近区域保持完好，暴晒时间增加达 6 个月后，这种浅孔逐渐变大，底部晶粒腐蚀明显，暴晒 12 个月后，逐渐呈现圆形且较深的腐蚀坑，腐蚀坑面积扩大，几个腐蚀坑连成一片。

304 不锈钢和 316 不锈钢在热带海洋环境中暴晒的时间越长，腐蚀现象就越严重，形成的腐蚀产物就越多，对材料本身的破坏就越严重。点蚀破坏面积增大，点蚀孔变大、变深。腐蚀坑增大，坑内腐蚀产物的小颗粒也随之增加，不锈钢的耐腐蚀性降低。

2.4 点蚀萌生原理

不锈钢腐蚀形成的一个重要原因是点蚀的萌生，不锈钢的点蚀分为萌生和发展两个阶段，萌生又称点蚀成核，是金属材料钝化膜被打破而形成主动溶解点的过程^[24]。如图8 所示，用 FIB 切割暴晒在阳光下 12 个月后的 304 不锈钢和 316 不锈钢点蚀坑，得到点蚀坑的截面轮廓。从图9 可以看出，304 不锈钢和 316 不锈钢点蚀后，最明显的特征是点蚀结节呈弥散分布，点蚀坑横截面形态呈现出开口小、内腔大的特点。在相同的放大倍数下，可以明显看出相同的暴晒时间，316 不锈钢的点蚀坑深度比 304 不锈钢浅，且口径相对较小，316 不锈钢的耐腐蚀性能比 304 不锈钢更为优异。点蚀发生在不锈钢表面，破坏了金属材料表面的钝化膜，不断向基体内部发展萌生，造成不锈钢基体的破坏。

图9 显示了 304 不锈钢除锈后用激光共聚焦仪测量的点蚀深度。曝光时间不同，测得的点蚀深度也不一样，测量数据取三组数值并求得平均值，测得 304 不锈钢曝光 3 个月平均点蚀深度为 8.29 μm，304 不锈钢曝光 6 个月平均点蚀深度为 5.40 μm，304 不锈钢暴晒 12 个月平均点蚀深度为 6.76 μm，304 不锈钢暴晒 3 个月后点蚀最严重，说明其耐腐蚀性能差，暴晒时间越长，腐蚀面积越大，腐蚀越严重。点蚀测量受点蚀中积累的腐蚀产物的影响，这些腐蚀产物在除锈过程中没有完全清除。暴晒初期，腐蚀失重率较高，腐蚀速度较快，因此暴晒 3 个月后 304 不锈钢的点蚀深度较深。随着暴晒时间的增加，腐蚀速度减慢，因此暴晒 6 个月后的平均点蚀深度比暴晒 3 个月后的点蚀深度略浅。

对于 316 不锈钢暴晒不同时间后的样品进行激光共聚焦，如图10 所示，316 不锈钢暴晒 3 个月平均点蚀坑深 2.77 μm，316 不锈钢暴晒 6 个月平均点蚀坑深 4.85 μm，316 不锈钢暴晒 12 个月平均点蚀坑深 4.10 μm，暴晒时间越长，腐蚀点越深，12 个月后。点蚀坑比 6 个月的点蚀坑浅是因为，随着腐蚀产物在不锈钢中的积累，会对继续腐蚀有一定的抑制作用，而腐蚀产物积累在点蚀坑底部，会影响点蚀坑的精确测量，但总的来说，316 不锈钢的点蚀坑深度比 304 不锈钢要浅、耐腐蚀性较好，而且在暴晒于阳光的后期，点蚀坑的深度会减小，说明点蚀的发展并不是一直增加的，暴晒初期点蚀发展较快，暴晒末期点蚀发展较慢。

2.5 钝化膜破坏机理

304 不锈钢经过暴晒后表面镀上了一层龟裂的腐蚀产物，为了弄清不锈钢点蚀坑中腐蚀产物的成分，对不锈钢的腐蚀区域进行了能谱分析，测出了具体的元素和化学成分，304 不锈钢腐蚀区域的能谱如图11 所示，图中 11a～11c 的右边部分是腐蚀区域的 SEM 图像，方框部分是选取的点，通过扫描得到不同的元素及其含量。从能谱中可以清楚地看到，这些腐蚀产物除了含有 Fe、Cr、Ni 等不锈钢常见元素外，还含有一些 Ca、Cl、S 等元素，这是由于热带海洋环境高温高湿的特点，风中沙砾对样品表面的侵蚀作用所致。从 12a 图可以看出点蚀坑边缘 Fe 元素含量相对较高，12b 图腐蚀发生区域 Cl 元素含量较高，12c 图对小颗粒腐蚀产物进行了分析，Fe 元素含量占 52.88%，含量最高。氯元素在 304 不锈钢表面的沉积以及在强风作用下砾石划痕和粘连是造成腐蚀的重要原因。Cl、Si 和 Ca 元素沉积在点蚀层和锈层中，也沉积在锈中。氯离子的附着使表面变成电解质液滴或薄液层，从而发生点蚀。

使用能谱对 316 不锈钢的腐蚀区域进行了分析，如图12 所示。图的右侧是 316 不锈钢腐蚀区域的扫描电镜图像，选择方框内的一些点进行扫描，以获得该区域的化学成分及其含量。在不同地方发生腐蚀的区域测得的元素含量并不相同，在未发生腐蚀的区域测得的 Cl 元素含量较低， Cr 元素含量较高，说明此时 Cr 元素形成的氧化物钝化膜含量较多，对基体起到保护作用。特别是当大气中存在氯离子时，会破坏不锈钢表面的钝化层，造成严重的局部腐蚀，严重影响使用寿命和使用安全。

文昌位于海南省最东部，属于沿海地带，文昌地区长期高盐雾、高温、高湿的特点，势必会造成严重的大气腐蚀。据穆山^[22]研究，影响大气腐蚀的主要因素是温度、湿度和盐雾，文昌地区盐雾平均沉积率约为 0.54 mg / （100 cm² ·d）。沿海城市人类活动频繁，工业较多，燃煤会产生较多的 Cl⁻，破坏钝化膜结构，损害基体。

许多研究探讨了导致钝化膜破坏的三种机制^[23-25]，即钝化膜击穿机制、吸附变薄机制和膜破裂机制。钝化膜穿透机制是指卤素离子在金属-氧化物界面穿透钝化膜，导致钝化膜破裂，促进基底溶解。 WANG 等^[26]提出了吸附变薄机理，其本质是由于氯离子和氧吸附之间的竞争，氯离子的吸附导致钝化膜变薄，金属基体开始主动溶解。点蚀的膜破裂机理是由于氯离子在不锈钢表面的破裂部位形成稳态点蚀，这种机理可以解释点蚀现象的形成和发展过程中存在的亚稳态。

Cr 元素是不锈钢钝化膜的主要成分，Cr 元素含量的增加提高了不锈钢的抗点蚀能力，Mo 元素也能显著提高不锈钢的抗点蚀能力，Ni 元素不易氧化，丰富了钝化态表面与金属基体的界面，从而减少了 Fe 和 Cr 的整体腐蚀，从而提高了钝化膜的抗腐蚀能力。

当不锈钢中含有一定量的铬时，就会在不锈钢表面形成一层相对较薄且非常致密的氧化膜，从而防止不锈钢被氧化或腐蚀。在氧化环境中，这层钝化膜可能会被强化，但在还原环境中，这层膜会被破坏，从而使不锈钢腐蚀。不同的合金具有不同的腐蚀活性。不锈钢表面的夹杂物在 Cl⁻ 环境中会发生腐蚀，同时也会在周围的钝化层中形成偶极电池，从而使这些夹杂物在偶极极化效应下优先溶解。其溶解产物 H₂S 或 HS 会使局部化学环境变得恶劣，阻碍不锈钢上被动层的形成，从而导致腐蚀或其他形式的局部腐蚀。

为了通过扫描 Cr 2p 和 Fe2p 光谱的峰值来确定腐蚀产物的成分，我们测量了 X 射线光电子能谱来分析 304 不锈钢锈蚀样品上的腐蚀产物，如图13 所示。图13 从 XPS 图谱中可以看到，暴晒在阳光下 3 个月的 304 不锈钢样品锈层中的主要腐蚀产物以 Fe₂O₃ 的形式存在，Fe²⁺ 的化学成分为 FeSO₄。暴晒在阳光下 6 个月的 304 不锈钢的腐蚀产物主要含有 Fe₂O₃、FeOOH，Cr³⁺ 的氢氧化物是 Cr（OH）₃，氧化物是 Cr₂O₃ 钝化膜。在热带海洋环境的含氯元素中，随着暴晒时间的增加，铁盐更容易形成 FeOOH，Fe₃O₄ 是铁离子氧化的前体， Fe₂O₃ 是 Fe₃O₄ 的进一步氧化产物。

如图14 所示，XPS 扫描光谱分析了 316 不锈钢的腐蚀产物 Cr 2p 和 Fe2p 峰。发现主要的腐蚀产物是铁氧化物和铬氧化物，主要以 FeOOH、Fe₂O₃ 和 Cr₂O₃ 的形式存在。暴晒 6 个月和 3 个月后的腐蚀产物变化不大，都是铁和铬的氧化物，主要是 FeOOH、Fe₂O₃、Fe₃O₄ 和 Cr₂O₃。Cr₂O₃ 是钝化膜的主要成分，对不锈钢基体起保护作用，当钝化膜受到破坏时，不锈钢就会发生腐蚀。

304 不锈钢和 316 不锈钢的腐蚀产物基本相同，暴晒在阳光下初期主要生成 FeOOH，随着日照时间的增加，逐渐生成 Fe₂O₃ 和 Fe₃O₄，图14a 中 578.1eV 对应的是 CrO₃，钝化膜 Cr₂O₃ 的成分不随日照时间的增加而变化。不锈钢腐蚀的主要原因是氯离子的析出破坏了不锈钢的钝化层，发生溶解腐蚀，破坏了不锈钢基体。

钝化膜的形成是影响不锈钢耐腐蚀性能的重要因素，不锈钢在海洋大气环境中发生腐蚀其机理主要是由于氯离子的析出和附着，导致钝化膜的破损，造成金属基体的反应性溶解，最终形成点蚀，腐蚀现象严重。

3 结论

本研究分析了文昌滨海海洋环境暴晒实验的结果，得出以下结论：

（1）环境因素是影响不锈钢材料腐蚀的重要因素，从试验结果来看，高盐雾环境下的氯离子析出和吸附是造成 304 不锈钢和 316 不锈钢腐蚀的主要原因，其他腐蚀原因还包括强风作用下的砂粒形成和粘附。

（2）随着暴晒时间的增加，两种不锈钢表面腐蚀覆盖率逐渐增大，锈层增厚，点蚀深度加深，304 和 316 不锈钢的耐腐蚀性逐渐降低。不锈钢在文昌滨海海洋环境暴晒下腐蚀，以点蚀为主，Cr₂O₃ 钝化膜被破坏，这是导致不锈钢基体破坏的重要原因。

（3）304 和 316 不锈钢经过不同暴晒时间在海洋大气中暴晒实验，结果证明腐蚀产物基本相同，暴晒初期腐蚀产物主要是 FeOOH，长时间暴晒后腐蚀产物为 Fe₂O₃ 和 Fe₃O₄，为滨海海洋环境不锈钢防腐蚀提供真实数据。

参考文献