在 Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不(bu)銹鋼中加入(ru)微量的(de)(de)合金元素Nb、Zr,在硫酸溶液(ye)中有(you)很好的(de)(de)自鈍化性。硫酸是(shi)一種強腐蝕(shi)(shi)性介質，隨著濃度和溫度的(de)(de)不(bu)同，其腐蝕(shi)(shi)性有(you)著強烈(lie)的(de)(de)變化，即使較為(wei)知名(ming)的(de)(de)香蕉視頻app下載蘋果版:不銹鋼也(ye)不能適應這(zhe)種變化(hua)的(de)(de)需(xu)要。合(he)金元素(su)的(de)(de)加入，合(he)金元素(su)產生的(de)(de)復合(he)效應，促進(jin)(jin)表面膜的(de)(de)成長(chang)，改變了表面膜的(de)(de)性能，提高了耐蝕(shi)性。孔煥文等人用橢圓術和電化(hua)學相結合(he)的(de)(de)方(fang)法對上述不銹鋼(gang)在硫酸中(zhong)的(de)(de)鈍化(hua)膜成長(chang)情(qing)況進(jin)(jin)行(xing)研究(jiu)。
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. 橢圓術(shu)研究實驗
a. 橢圓偏振儀(yi)
自動(dong)橢圓偏(pian)振儀(yi)系氨-氖激光(guang)管，波長為6328?(1A=10-10m),入射角(jiao)選用70°(可調節）。用微機控制P、A兩臺步進馬達(da)帶動(dong)起偏(pian)器(qi)和檢偏(pian)器(qi)，找出(chu)最(zui)佳的(de)消(xiao)光(guang)狀態。其步驟是固定A,轉動(dong)P,找到(dao)光(guang)強最(zui)小(xiao)點，找到(dao)后，固定P,再轉動(dong)A，如此(ci)反復進行(xing)，直到(dao)A、P均處于(yu)使光(guang)強最(zui)小(xiao)的(de)位(wei)置。圖(tu)6-18為橢圓偏(pian)振儀(yi)自動(dong)化裝置示意圖(tu)。
b. 電解池
電(dian)(dian)解池用有(you)機玻(bo)(bo)璃制成，在(zai)入(ru)射光和反射光的(de)通道(dao)部(bu)分(fen)，鑲嵌著 3cm 石英玻(bo)(bo)璃圓片(pian)。電(dian)(dian)解池蓋(gai)上開有(you)4個孔。工作電(dian)(dian)極（試樣(yang)）、輔助電(dian)(dian)極（鉑）和參比(bi)電(dian)(dian)極（飽和甘(gan)汞電(dian)(dian)極）均由孔引出(chu)，輔助電(dian)(dian)極為環形(xing)鉑絲，置于電(dian)(dian)解池底(di)部(bu)，一孔通入(ru)純(chun)氬(ya)，以(yi)驅除(chu)溶液里的(de)氧。
c. 試樣
15mm的(de)不(bu)銹鋼棒成1~1.5mm厚的(de)薄(bo)片，焊接一根螺(luo)旋式的(de)銅絲，用聚氯乙(yi)(yi)烯加熱熔化(hua)進行鑲嵌(qian)，從(cong)側面(mian)引出銅絲，再裝上塑料套(tao)管，套(tao)管和聚氯乙(yi)(yi)烯聯結(jie)處用膠黏劑(ji)涂封，干(gan)后將試樣表面(mian)拋光(guang)(guang)，至(zhi)光(guang)(guang)潔度為 Ra 0.4μm ，用去離子水及酒精沖洗待用。
不銹鋼中(zhong)含(han)合金成分如下： 鉻：20%、鎳(nie)：25% 、鉬：3% 、鈮(ni)：0.05%~0.07% 鋯：0.34% 氮：0.16%
d. 溶液
用分(fen)析(xi)純硫酸和去離子水(shui)配(pei)成10%(質(zhi)量分(fen)數）、20%(質(zhi)量分(fen)數）、30%(質(zhi)量分(fen)數）濃度的硫酸溶液(ye)，依次(ci)將溶液(ye)移入電解池內，通入純氬氣，趕(gan)走溶液(ye)里的氧氣，操作(zuo)在室(shi)溫下(xia)進行。
e. 用陰極還(huan)原(yuan)法除(chu)去試(shi)樣(yang)表面的氧(yang)化膜
在(zai)自腐蝕電(dian)位負移(yi)400mV,通過橢圓儀(yi)進行(xing)消光(guang)(guang)觀察(cha)。在(zai)一定的(de)(de)間隔時(shi)(shi)(shi)間內(nei)，測定橢圓儀(yi)參(can)數(shu)(shu)(shu)Δ和ψ值，Δ和ψ作為(wei)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)函(han)數(shu)(shu)(shu)，直到Δ和φ值基本上(shang)不再變化(hua)(hua)，這時(shi)(shi)(shi)可認(ren)為(wei)氧化(hua)(hua)膜已去除(chu)，求(qiu)出基體金屬的(de)(de)光(guang)(guang)學常數(shu)(shu)(shu)。因為(wei)，一種金屬的(de)(de)光(guang)(guang)學常數(shu)(shu)(shu)只有一個，當氧化(hua)(hua)物被還(huan)原時(shi)(shi)(shi)，鈍化(hua)(hua)層相(xiang)應的(de)(de)更(geng)薄(bo)，而Δ和ψ值也隨著變化(hua)(hua)。所以(yi)，一旦Δ和ψ是常數(shu)(shu)(shu)值時(shi)(shi)(shi)，即認(ren)為(wei)氧化(hua)(hua)膜已去除(chu)。
該鋼(gang)的(de)陰(yin)極還(huan)原(yuan)時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不銹鋼(gang)在10%硫酸溶液(ye)(ye)中經(jing)陰(yin)極還(huan)原(yuan)，測得(de)無(wu)膜(mo)的(de)光學(xue)常數(shu)是n1=2.163-3.006i。10%硫酸溶液(ye)(ye)的(de)折(zhe)射系數(shu)為no=1.346。
在不(bu)同硫酸濃度(du)溶(rong)液(ye)中鈍(dun)化(hua)膜的厚度(du)，如圖6-19所示，隨著硫酸溶(rong)液(ye)濃度(du)的增加（10%~30%),鈍(dun)化(hua)膜的厚度(du)相應變薄。
2. 在恒定電位下橢圓儀參(can)數Δ和y時(shi)間函數曲線的規律
圖6-20為試樣在10%硫(liu)酸中(zhong)，橢(tuo)圓儀參數Δ和ψ作為時間(jian)的(de)(de)函(han)數曲線(xian)圖。從(cong)橢(tuo)圓參數可以(yi)看出(chu)，在10%濃(nong)度的(de)(de)硫(liu)酸溶液(ye)中(zhong)，無(wu)膜(mo)鋼的(de)(de)表面上(shang)先生(sheng)(sheng)成一(yi)層(ceng)鈍化膜(mo)，隨即(ji)該鈍化膜(mo)按對(dui)數規(gui)律成長，這(zhe)說明鈍化膜(mo)的(de)(de)性質已改變(bian)(bian)，膜(mo)的(de)(de)組分也已改變(bian)(bian)，這(zhe)是由于微(wei)量合金元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)富(fu)(fu)集(ji)所(suo)致的(de)(de)。因(yin)為在剛開始富(fu)(fu)集(ji)時，表面膜(mo)內(nei)富(fu)(fu)集(ji)的(de)(de)合金元(yuan)(yuan)素(su)成分較(jiao)少，隨著時間(jian)的(de)(de)增(zeng)長，富(fu)(fu)集(ji)量越(yue)來越(yue)多，一(yi)旦富(fu)(fu)集(ji)到(dao)一(yi)定的(de)(de)量時，導(dao)致橢(tuo)圓參數發(fa)生(sheng)(sheng)突變(bian)(bian)。
圖(tu)(tu)6-21、圖(tu)(tu)6-22、圖(tu)(tu)6-23所示為試(shi)樣在(zai)(zai)10%硫酸溶(rong)液(ye)中，恒(heng)定(ding)電(dian)位(wei)分(fen)別在(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，參(can)數(shu)(shu)Δ和φ作為時(shi)間的(de)函數(shu)(shu)曲(qu)線(xian)(xian)。在(zai)(zai)10%度的(de)硫酸溶(rong)液(ye)中，恒(heng)電(dian)位(wei)儀分(fen)別控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，橢圓參(can)數(shu)(shu)隨著(zhu)(zhu)(zhu)時(shi)間變化(hua)(hua)的(de)規律表明(ming)，鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)成長的(de)動(dong)力是循著(zhu)(zhu)(zhu)對數(shu)(shu)規律的(de)，并由曲(qu)線(xian)(xian)的(de)斜率(lv)可知(zhi)鈍(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1和溶(rong)解速率(lv)r2的(de)差異(yi)。由圖(tu)(tu)6-21可知(zhi)，將(jiang)電(dian)位(wei)控(kong)制(zhi)在(zai)(zai) -20mV時(shi)，鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)成長的(de)動(dong)力循著(zhu)(zhu)(zhu)對數(shu)(shu)規律緩慢的(de)增厚。這(zhe)意(yi)味著(zhu)(zhu)(zhu)在(zai)(zai)該(gai)電(dian)位(wei)下，鈍(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1略大(da)于溶(rong)解速率(lv)r2。而將(jiang)電(dian)位(wei)恒(heng)定(ding)在(zai)(zai)＋350mV時(shi)，鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)成長的(de)曲(qu)線(xian)(xian)越陡，見圖(tu)(tu)6-22。這(zhe)說明(ming)鈍(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1遠遠大(da)于溶(rong)解速率(lv)r2。由圖(tu)(tu)6-24可知(zhi)，＋350mV正處于穩定(ding)鈍(dun)化(hua)(hua)區。
從圖(tu)(tu) 6-20 、圖(tu)(tu) 6-21 、圖(tu)(tu) 6-22、圖(tu)(tu) 6-23 的曲線上判斷，由于微量合金元素的富集，不(bu)銹鋼具有雙層(ceng)氧化膜(mo)結構。
由橢圓術和(he)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學相(xiang)結(jie)合的(de)(de)方法(fa)研究表(biao)明，該(gai)鋼在(zai)硫(liu)酸溶液中，在(zai)不同的(de)(de)電(dian)(dian)位下皆有自鈍化(hua)(hua)性，而且能夠生(sheng)成致密完整的(de)(de)鈍化(hua)(hua)層(ceng)，具有優異的(de)(de)保護性。
用(yong)失重(zhong)法的實驗結果(guo)如下，兩者的結果(guo)甚為(wei)(wei)吻合(he)。10%硫(liu)酸溶液中(zhong)的腐蝕(shi)(shi)速(su)率為(wei)(wei)0.30g/(㎡·h)。該不銹鋼在硫(liu)酸工(gong)程上實際應用(yong)中(zhong)有優良的抗蝕(shi)(shi)性(xing)。
