在 Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不銹鋼中(zhong)(zhong)加入微(wei)量的(de)(de)合金元素Nb、Zr,在硫酸溶液中(zhong)(zhong)有很好的(de)(de)自(zi)鈍化性。硫酸是一種強腐(fu)蝕性介質，隨著(zhu)(zhu)濃度(du)和溫度(du)的(de)(de)不同(tong)，其腐(fu)蝕性有著(zhu)(zhu)強烈的(de)(de)變化，即使較為知名的(de)(de)香蕉app免費視頻在線觀看:不銹鋼也(ye)不能適應(ying)這種變(bian)化的(de)需要。合(he)金元素(su)的(de)加入，合(he)金元素(su)產(chan)生(sheng)的(de)復合(he)效應(ying)，促進表面(mian)(mian)膜(mo)的(de)成長，改變(bian)了表面(mian)(mian)膜(mo)的(de)性能，提(ti)高(gao)了耐蝕(shi)性。孔煥(huan)文等人用(yong)橢圓術(shu)和電化學相(xiang)結合(he)的(de)方法對上述不銹鋼在(zai)硫(liu)酸中的(de)鈍(dun)化膜(mo)成長情(qing)況進行研究。
實驗表明，在不同電位下，鈍化速率和溶解速率相應變化，同時，因硫酸濃度不同，變化值有著明顯的差異。在10%~30%的硫酸溶液中，皆能生成致密完整的鈍化膜，并具有雙層氧化膜結構，不銹鋼鈍化膜的厚度為3~5nm。
1. 橢(tuo)圓術研究實驗
a. 橢圓偏振(zhen)儀
自(zi)動(dong)橢圓(yuan)偏(pian)(pian)振(zhen)儀系(xi)氨-氖激光(guang)(guang)管，波(bo)長(chang)為(wei)6328?(1A=10-10m),入射角選(xuan)用(yong)70°(可(ke)調節）。用(yong)微機控制(zhi)P、A兩臺步(bu)進(jin)(jin)馬達帶(dai)動(dong)起偏(pian)(pian)器和(he)檢(jian)偏(pian)(pian)器，找出最佳的消光(guang)(guang)狀態。其(qi)步(bu)驟是固定A,轉(zhuan)動(dong)P,找到(dao)(dao)光(guang)(guang)強(qiang)最小(xiao)點，找到(dao)(dao)后，固定P,再轉(zhuan)動(dong)A，如此反復(fu)進(jin)(jin)行，直到(dao)(dao)A、P均處于使(shi)光(guang)(guang)強(qiang)最小(xiao)的位置(zhi)。圖6-18為(wei)橢圓(yuan)偏(pian)(pian)振(zhen)儀自(zi)動(dong)化裝置(zhi)示意(yi)圖。
b. 電解池
電(dian)(dian)解(jie)(jie)池(chi)用有機(ji)玻璃制(zhi)成，在入射光和反射光的(de)通道部分(fen)，鑲(xiang)嵌(qian)著(zhu) 3cm 石英玻璃圓片。電(dian)(dian)解(jie)(jie)池(chi)蓋上開有4個孔。工作(zuo)電(dian)(dian)極（試樣(yang)）、輔助電(dian)(dian)極（鉑）和參比電(dian)(dian)極（飽(bao)和甘汞電(dian)(dian)極）均(jun)由孔引出，輔助電(dian)(dian)極為環形鉑絲，置(zhi)于電(dian)(dian)解(jie)(jie)池(chi)底部，一孔通入純氬(ya)，以驅除溶液(ye)里的(de)氧。
c. 試樣
15mm的(de)不銹鋼棒成1~1.5mm厚的(de)薄片，焊接一根螺旋式的(de)銅絲(si)，用(yong)聚氯乙烯(xi)加熱熔化進行鑲(xiang)嵌，從側面(mian)引出(chu)銅絲(si)，再裝上(shang)塑料套(tao)管，套(tao)管和聚氯乙烯(xi)聯結處用(yong)膠黏劑涂封，干后(hou)將試(shi)樣(yang)表面(mian)拋光，至光潔度為(wei) Ra 0.4μm ，用(yong)去(qu)離子(zi)水及酒精沖洗待用(yong)。
不銹鋼中含合金成分如下： 鉻(ge)：20%、鎳：25% 、鉬：3% 、鈮：0.05%~0.07% 鋯：0.34% 氮：0.16%
d. 溶(rong)液
用分(fen)析純硫酸(suan)和去離(li)子(zi)水配成10%(質量(liang)分(fen)數）、20%(質量(liang)分(fen)數）、30%(質量(liang)分(fen)數）濃度的硫酸(suan)溶(rong)液(ye)(ye)，依次(ci)將溶(rong)液(ye)(ye)移入電解池內，通入純氬氣，趕走溶(rong)液(ye)(ye)里的氧氣，操(cao)作(zuo)在(zai)室溫下(xia)進行(xing)。
e. 用陰極還原(yuan)法除去試樣表面(mian)的(de)氧化膜
在(zai)自(zi)腐蝕電位負移400mV,通過橢圓(yuan)儀進行消光(guang)觀察(cha)。在(zai)一(yi)定(ding)的(de)(de)間(jian)隔時間(jian)內(nei)，測(ce)定(ding)橢圓(yuan)儀參數(shu)(shu)Δ和(he)(he)ψ值(zhi)(zhi)，Δ和(he)(he)ψ作(zuo)為時間(jian)的(de)(de)函數(shu)(shu)，直到Δ和(he)(he)φ值(zhi)(zhi)基本(ben)上不再變化(hua)，這時可認為氧(yang)(yang)化(hua)膜已(yi)去(qu)除，求出(chu)基體金(jin)屬的(de)(de)光(guang)學常數(shu)(shu)。因為，一(yi)種金(jin)屬的(de)(de)光(guang)學常數(shu)(shu)只(zhi)有一(yi)個，當氧(yang)(yang)化(hua)物被還原時，鈍化(hua)層(ceng)相應的(de)(de)更薄，而(er)Δ和(he)(he)ψ值(zhi)(zhi)也隨著(zhu)變化(hua)。所(suo)以，一(yi)旦Δ和(he)(he)ψ是常數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)時，即認為氧(yang)(yang)化(hua)膜已(yi)去(qu)除。
該鋼的陰極還原時間(jian)約(yue)30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不銹(xiu)鋼在(zai)10%硫(liu)酸(suan)溶(rong)液(ye)(ye)中經陰極還原，測得(de)無膜的光學常數是n1=2.163-3.006i。10%硫(liu)酸(suan)溶(rong)液(ye)(ye)的折射系數為no=1.346。
在不同硫酸(suan)濃(nong)度溶液(ye)中鈍(dun)化膜的(de)(de)厚度，如圖(tu)6-19所示，隨著硫酸(suan)溶液(ye)濃(nong)度的(de)(de)增(zeng)加(jia)（10%~30%),鈍(dun)化膜的(de)(de)厚度相應變薄。
2. 在恒定電位下橢圓儀參數Δ和(he)y時(shi)間函數曲線的規律
圖(tu)6-20為(wei)(wei)(wei)試樣在(zai)10%硫(liu)酸中，橢圓儀參數(shu)(shu)(shu)Δ和ψ作為(wei)(wei)(wei)時(shi)(shi)間(jian)的(de)函數(shu)(shu)(shu)曲線(xian)圖(tu)。從(cong)橢圓參數(shu)(shu)(shu)可以看出，在(zai)10%濃度的(de)硫(liu)酸溶液中，無膜鋼的(de)表(biao)面(mian)上(shang)先生成一層鈍(dun)(dun)化膜，隨即該鈍(dun)(dun)化膜按對數(shu)(shu)(shu)規律(lv)成長(chang)，這(zhe)說明鈍(dun)(dun)化膜的(de)性質(zhi)已改(gai)變，膜的(de)組分(fen)也(ye)已改(gai)變，這(zhe)是由于微(wei)量(liang)(liang)合金(jin)元素的(de)富(fu)集所(suo)致的(de)。因(yin)為(wei)(wei)(wei)在(zai)剛開始(shi)富(fu)集時(shi)(shi)，表(biao)面(mian)膜內富(fu)集的(de)合金(jin)元素成分(fen)較少，隨著時(shi)(shi)間(jian)的(de)增(zeng)長(chang)，富(fu)集量(liang)(liang)越(yue)來(lai)越(yue)多，一旦富(fu)集到一定的(de)量(liang)(liang)時(shi)(shi)，導致橢圓參數(shu)(shu)(shu)發生突變。
圖(tu)(tu)6-21、圖(tu)(tu)6-22、圖(tu)(tu)6-23所(suo)示為試樣在(zai)10%硫酸溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)，恒定電(dian)(dian)(dian)位分(fen)別在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，參(can)(can)數(shu)Δ和φ作為時(shi)間(jian)的(de)(de)函數(shu)曲線。在(zai)10%度的(de)(de)硫酸溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)，恒電(dian)(dian)(dian)位儀分(fen)別控(kong)制在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，橢(tuo)圓(yuan)參(can)(can)數(shu)隨著(zhu)時(shi)間(jian)變化(hua)的(de)(de)規(gui)(gui)律表明，鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)成長的(de)(de)動(dong)力(li)是循著(zhu)對數(shu)規(gui)(gui)律的(de)(de)，并(bing)由曲線的(de)(de)斜率(lv)(lv)(lv)(lv)可知(zhi)鈍(dun)化(hua)速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)(lv)(lv)r1和溶(rong)(rong)解速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)(lv)(lv)r2的(de)(de)差(cha)異。由圖(tu)(tu)6-21可知(zhi)，將電(dian)(dian)(dian)位控(kong)制在(zai) -20mV時(shi)，鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)成長的(de)(de)動(dong)力(li)循著(zhu)對數(shu)規(gui)(gui)律緩慢(man)的(de)(de)增厚。這意味著(zhu)在(zai)該電(dian)(dian)(dian)位下，鈍(dun)化(hua)速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)(lv)(lv)r1略大(da)(da)于(yu)溶(rong)(rong)解速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)(lv)(lv)r2。而將電(dian)(dian)(dian)位恒定在(zai)＋350mV時(shi)，鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)成長的(de)(de)曲線越陡，見圖(tu)(tu)6-22。這說(shuo)明鈍(dun)化(hua)速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)(lv)(lv)r1遠(yuan)遠(yuan)大(da)(da)于(yu)溶(rong)(rong)解速(su)(su)(su)(su)率(lv)(lv)(lv)(lv)r2。由圖(tu)(tu)6-24可知(zhi)，＋350mV正處于(yu)穩(wen)定鈍(dun)化(hua)區。
從(cong)圖(tu) 6-20 、圖(tu) 6-21 、圖(tu) 6-22、圖(tu) 6-23 的曲線(xian)上(shang)判斷(duan)，由(you)于微量合金元素的富集，不銹鋼(gang)具有雙層氧(yang)化膜結構。
由橢圓術和電化(hua)(hua)學(xue)相(xiang)結合的方(fang)法研究表明(ming)，該鋼在(zai)硫(liu)酸溶液中(zhong)，在(zai)不同的電位下皆有自鈍化(hua)(hua)性(xing)，而且(qie)能夠生成致密完整的鈍化(hua)(hua)層，具有優異的保護性(xing)。
用失重(zhong)法的(de)實(shi)驗結果(guo)如下(xia)，兩者的(de)結果(guo)甚為吻合。10%硫酸(suan)溶液中的(de)腐蝕速率為0.30g/(㎡·h)。該不銹(xiu)鋼在(zai)硫酸(suan)工程上實(shi)際應用中有優良的(de)抗蝕性。
