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接觸的關鍵性元件就是電極，電磁流量計的電極有316L、鉭電極、哈氏電極等，可以適應于測量不同的液體。對于不同的介質，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、工業用水 原水井水、城市污水 部分酸、堿、鹽溶液	和316L材料化學反應的介質
哈氏合金B	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（包括發煙硝酸）等氧化性酸 溫度低于80℃的王水	鹽酸、發煙硫酸 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，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特征，不應看作腐蝕完全停止，而是形成擴散的阻擋層，使陽極反應速度大大降低。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)光電能譜設備進行的表面化學分析量化圖。左圖是未經工藝處理的電磁流量計電極表面向內不同深度主要元素鉻（Cr）、氧（O）、鐵（Fe）的含量比率。可以看到，在深度約1nm 位置鉻的含量約20%，即表示鈍化膜為貧鉻層。右圖為經過機械研磨拋光或酸洗、化學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定性。不同的鈍化處理方法也會影響膜的成分與結構，從而影響不銹性。如通過電化學改性處理，可使鈍化膜具有多層結構，在阻擋層形成CrO3 或Cr2O3，或形成玻璃態的氧化膜，使不銹鋼能發揮大的耐蝕性。
 
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，當然仍然會出現流體噪聲。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，這些物質影響了不銹鋼電極的表面質量，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生，影響到電磁流量計測量的穩定性。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之一。
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