Fe2+ 对316不锈钢在氯化物熔盐蒸气中腐蚀行为的影响机制研究

为探究Fe2+ 对316不锈钢(316SS)在NaCl-MgCl2 熔盐蒸气中的腐蚀机制，研究人员通过静态腐蚀实验发现，FeCl2 的添加会引发合金元素选择性溶解和晶间腐蚀，并促使MgCl2 以MgO形式沉淀，加速材料劣化。该研究为抑制熔盐储能系统(CSP)中金属管道腐蚀提供了关键理论依据。

　　

在可再生能源领域，熔盐储能技术(CSP)因其高效的热能转换能力备受关注。氯化物熔盐凭借低熔点、高热稳定性等优势成为理想传热介质，但其中残留的金属离子杂质却可能引发金属管道严重腐蚀。316不锈钢(316SS)作为常用结构材料，其在高纯NaCl-MgCl₂
熔盐中的腐蚀行为已被广泛研究，但Fe²⁺
这一关键杂质离子的作用机制仍不明确。

浙江科技大学的研究团队在《Journal of Energy Storage》发表论文，通过600°C静态腐蚀实验系统探究了FeCl₂
对316SS的腐蚀影响。研究发现，Fe²⁺
会改变熔盐氧化还原特性，诱导MgO沉淀并引发深度晶间腐蚀，这一发现为熔盐系统材料选型提供了重要指导。

研究采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)分析熔盐成分，通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)表征腐蚀形貌。设置0-360小时不同腐蚀周期，对比添加FeCl₂
前后的质量损失差异，并采用X射线衍射(XRD)鉴定腐蚀产物相组成。

质量变化显示，添加FeCl₂
后316SS单位面积质量损失在78小时即突破3 mg/cm²
，远快于对照组。表面形貌分析发现腐蚀产物层呈现多孔结构，伴随Cr、Ni等元素的显著流失。元素分布证实Mg在晶界深度区域富集，表明MgCl₂
直接参与腐蚀过程。物相分析揭示腐蚀产物随时间演变：初期生成MgO，后期形成MgFeCr_2-x
O₄
尖晶石结构。

讨论指出Fe²⁺
通过双重机制加速腐蚀：一方面增加熔盐氧化性物质浓度，促进合金元素溶解；另一方面改变MgCl₂
化学行为，使其以MgO形式沉淀消耗保护性氧化物层。结论强调Fe²⁺
的存在会显著恶化316SS在熔盐蒸气中的长期稳定性，这对设计抗腐蚀熔盐系统具有警示意义——需严格控制Fe²⁺
杂质含量，或开发新型耐蚀合金材料。该研究为理解多价态金属离子腐蚀机制提供了重要案例，对推动熔盐储能的工程化应用具有关键指导价值。