Rintangan kakisan keluli tahan karat bergantung kepada membran pasif pada permukaannya (terutamanya terdiri daripada Cr₂o₃), tetapi ion halogen (seperti F⁻ dan Cl⁻) dapat memusnahkan membran melalui mekanisme yang berbeza, menyebabkan kakisan pitting atau celah.
Mekanisme kakisan ion klorida (CL⁻)
1. Penembusan penjerapan dan pengasidan tempatan
Oleh kerana keupayaan polarisasi mereka yang kuat, ion klorida lebih diserap pada kecacatan permukaan membran pasif (seperti kemasukan dan sempadan bijian), menggantikan atom oksigen untuk membentuk klorida larut (seperti FECL₂), memusnahkan struktur membran. Pada masa yang sama, Cl⁻ diperkaya dalam lubang kakisan, menghidrolisis dengan ion logam untuk menghasilkan H⁺, membentuk persekitaran berasid yang kuat (pH boleh serendah 2-3), mempercepatkan pembubaran logam.
2. "Kesan Autokatalik" Pitting
Kepekatan CL⁻ dalam lubang kakisan jauh lebih tinggi daripada penyelesaian luaran, membentuk kesan "bateri mikro", dan pembubaran anodik berterusan. Mengambil 304 keluli tahan karat sebagai contoh, kepekatan Cl⁻ melebihi 200 ppm boleh menyebabkan kakisan pitting, manakala 316 boleh meningkatkan nilai kritikal kepada lebih daripada 1000 ppm kerana molibdenum (MO).
3. Kesan sinergistik suhu dan kepekatan
High temperature (>60 darjah) dengan ketara mengurangkan ambang kakisan Cl⁻. Sebagai contoh, risiko pitting 316L keluli tahan karat dalam persekitaran air laut meningkat dengan ketara pada 80 darjah.
Tingkah laku kakisan unik ion fluorida (F⁻)
1. Keupayaan kompleks yang kuat mencetuskan pembubaran membran pasif
F⁻ mempunyai jejari ion kecil (1.33 Å vs Cl⁻ 1.81 Å) dan sangat elektronegatif. Adalah mudah untuk membentuk kompleks yang stabil dengan Cr³+ dan Fe³+ (seperti [CRF₆] ³⁻), secara langsung membubarkan Cr₂o₃ dalam membran passivation, mengakibatkan halangan pembaikan membran. Proses ini amat penting dalam persekitaran pH yang rendah (seperti penyelesaian yang mengandungi HF).
2. Mempercepat kakisan keseluruhan dan bukannya pitting tempatan
Tidak seperti CL, F⁻ cenderung menghancurkan seragam, terutamanya di bawah keadaan suhu tinggi dan kepekatan yang tinggi (seperti cecair sisa yang mengandungi fluorin dalam pengeluaran kimia). Sebagai contoh, dalam penyelesaian HF 40%, kadar kakisan 304 keluli tahan karat boleh mencapai 10mm\/tahun, manakala rintangan kakisan 316 adalah terhad disebabkan oleh Mo.
3. Kesan sinergi dan penjerapan kompetitif
Apabila F⁻ dan Cl⁻ wujud bersama, F⁻ mungkin diserap di permukaan, memburukkan pembubaran membran passivasi; Tetapi kepekatan rendah f⁻ (<50ppm) may compete with OH⁻ at a specific pH, inhibiting the destructive effect of Cl⁻, which needs to be analyzed in combination with specific working conditions.
Strategi Pemilihan dan Perlindungan Bahan
1. Pengoptimuman aloi
Untuk Alam Sekitar CL: MO-yang mengandungi 316, 2205 keluli dupleks atau nitrogen yang mengandungi keluli austenit super (seperti 254SMO) lebih disukai.
Untuk persekitaran F⁻: Hastelloy C -276 (ni-cr-mo-w) atau aloi zirkonium (ZR) melakukan lebih baik kerana membran passivation aloi berasaskan Ni mempunyai rintangan yang lebih kuat terhadap kompleks f⁻.
2. Kawalan Alam Sekitar
Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 untuk mengurangkan aktiviti F⁻. Elakkan turun naik suhu drastik, dan gunakan sistem penyejukan untuk keadaan suhu tinggi.
3. Teknologi Rawatan Permukaan
Passivation elektrokimia (passivation asid nitrik untuk meningkatkan kandungan CR), plasma disembur Al₂o₃ Coating atau polytetrafluoroethylene (PTFE) lapisan boleh mengasingkan sentuhan ion.