在 Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不銹鋼中加入微(wei)量的合金(jin)元素(su)Nb、Zr,在硫酸溶液中有很好的自(zi)鈍化性。硫酸是一種強腐(fu)蝕性介質，隨著濃度(du)和溫度(du)的不同，其腐(fu)蝕性有著強烈(lie)的變(bian)化，即使較為(wei)知名的香蕉視頻app下載蘋果版:不銹鋼也不(bu)能(neng)適(shi)應這種變化的(de)需要。合金元(yuan)素的(de)加入，合金元(yuan)素產生(sheng)的(de)復合效應，促(cu)進(jin)表面(mian)膜的(de)成長，改變了表面(mian)膜的(de)性能(neng)，提高了耐蝕性。孔煥文等人用(yong)橢圓術和電化學相結合的(de)方法對(dui)上述不(bu)銹鋼在(zai)硫酸中的(de)鈍化膜成長情況進(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(tuo)圓(yuan)術研究(jiu)實驗
a. 橢圓(yuan)偏振儀
自(zi)動橢(tuo)圓偏(pian)(pian)(pian)振儀系氨-氖激光(guang)(guang)管(guan)，波(bo)長為(wei)6328?(1A=10-10m),入射角選用70°(可調節）。用微機控制P、A兩臺步(bu)進馬達帶動起偏(pian)(pian)(pian)器和檢偏(pian)(pian)(pian)器，找出(chu)最佳(jia)的消(xiao)光(guang)(guang)狀態。其步(bu)驟是(shi)固定A,轉(zhuan)動P,找到光(guang)(guang)強(qiang)最小點，找到后，固定P,再(zai)轉(zhuan)動A，如此反復進行，直到A、P均處于使光(guang)(guang)強(qiang)最小的位置(zhi)。圖6-18為(wei)橢(tuo)圓偏(pian)(pian)(pian)振儀自(zi)動化裝置(zhi)示意圖。
b. 電解池(chi)
電(dian)解池用有(you)機玻璃制成，在(zai)入射光和反射光的(de)通道部分，鑲嵌著 3cm 石英玻璃圓片(pian)。電(dian)解池蓋上開有(you)4個孔。工(gong)作(zuo)電(dian)極（試(shi)樣(yang)）、輔(fu)助電(dian)極（鉑(bo)）和參比電(dian)極（飽和甘汞電(dian)極）均由孔引出，輔(fu)助電(dian)極為環形鉑(bo)絲，置于電(dian)解池底部，一(yi)孔通入純氬，以驅除溶液里的(de)氧。
c. 試樣(yang)
15mm的(de)(de)不銹鋼棒成1~1.5mm厚的(de)(de)薄(bo)片，焊接一根(gen)螺旋式的(de)(de)銅絲，用(yong)聚氯乙烯加(jia)熱熔(rong)化進(jin)行鑲嵌，從側面(mian)引出銅絲，再裝上塑料(liao)套管(guan)，套管(guan)和(he)聚氯乙烯聯結處用(yong)膠黏劑(ji)涂封，干后(hou)將試(shi)樣(yang)表面(mian)拋(pao)光，至光潔度為 Ra 0.4μm ，用(yong)去離子(zi)水及酒精沖洗(xi)待用(yong)。
不銹鋼中含(han)合金成分如下(xia)： 鉻(ge)：20%、鎳：25% 、鉬：3% 、鈮(ni)：0.05%~0.07% 鋯(gao)：0.34% 氮：0.16%
d. 溶液
用(yong)分(fen)析純硫酸和去離子水(shui)配成10%(質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)）、20%(質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)）、30%(質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)）濃度的硫酸溶液，依(yi)次將溶液移入電解池內，通入純氬氣，趕走溶液里的氧氣，操作在室溫(wen)下進行。
e. 用(yong)陰極還原法(fa)除去(qu)試樣表面的氧化膜
在自(zi)腐蝕電位負移(yi)400mV,通過橢(tuo)圓(yuan)(yuan)儀進(jin)行(xing)消光(guang)觀察。在一(yi)定的間隔時間內，測定橢(tuo)圓(yuan)(yuan)儀參數(shu)Δ和(he)(he)ψ值，Δ和(he)(he)ψ作為(wei)時間的函數(shu)，直到(dao)Δ和(he)(he)φ值基(ji)本上不再變化(hua)(hua)，這(zhe)時可認為(wei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜已去(qu)除，求(qiu)出基(ji)體金屬(shu)(shu)的光(guang)學常(chang)數(shu)。因為(wei)，一(yi)種金屬(shu)(shu)的光(guang)學常(chang)數(shu)只有一(yi)個，當氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物被還原時，鈍(dun)化(hua)(hua)層相應的更薄(bo)，而Δ和(he)(he)ψ值也隨著變化(hua)(hua)。所以，一(yi)旦Δ和(he)(he)ψ是(shi)常(chang)數(shu)值時，即認為(wei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜已去(qu)除。
該鋼(gang)的陰(yin)極還原時(shi)間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不銹鋼(gang)在10%硫(liu)(liu)酸溶(rong)液中(zhong)經陰(yin)極還原，測得無膜(mo)的光學(xue)常(chang)數是n1=2.163-3.006i。10%硫(liu)(liu)酸溶(rong)液的折射系數為no=1.346。
在不(bu)同硫酸濃(nong)度(du)溶液中(zhong)鈍化膜的厚度(du)，如圖(tu)6-19所示(shi)，隨著硫酸溶液濃(nong)度(du)的增加（10%~30%),鈍化膜的厚度(du)相(xiang)應變(bian)薄。
2. 在恒定電位下橢圓儀參數Δ和y時(shi)間函數曲線的規律
圖6-20為(wei)試樣在10%硫酸中，橢(tuo)圓儀參數(shu)(shu)Δ和ψ作為(wei)時間的(de)(de)(de)(de)函數(shu)(shu)曲線圖。從橢(tuo)圓參數(shu)(shu)可以看出，在10%濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)硫酸溶(rong)液中，無膜(mo)鋼的(de)(de)(de)(de)表面上先生成一層鈍(dun)(dun)化膜(mo)，隨(sui)即(ji)該(gai)鈍(dun)(dun)化膜(mo)按(an)對數(shu)(shu)規律成長(chang)，這(zhe)說明鈍(dun)(dun)化膜(mo)的(de)(de)(de)(de)性質(zhi)已改變(bian)，膜(mo)的(de)(de)(de)(de)組分也已改變(bian)，這(zhe)是由于(yu)微量合金元素的(de)(de)(de)(de)富(fu)集(ji)所致的(de)(de)(de)(de)。因(yin)為(wei)在剛(gang)開始富(fu)集(ji)時，表面膜(mo)內富(fu)集(ji)的(de)(de)(de)(de)合金元素成分較少，隨(sui)著(zhu)時間的(de)(de)(de)(de)增(zeng)長(chang)，富(fu)集(ji)量越來(lai)越多，一旦富(fu)集(ji)到一定的(de)(de)(de)(de)量時，導致橢(tuo)圓參數(shu)(shu)發生突變(bian)。
圖(tu)(tu)(tu)6-21、圖(tu)(tu)(tu)6-22、圖(tu)(tu)(tu)6-23所(suo)示為試樣在(zai)10%硫酸溶液中(zhong)，恒(heng)定電(dian)(dian)(dian)位分(fen)別在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)(shi)，參(can)數(shu)Δ和(he)φ作為時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)函數(shu)曲線。在(zai)10%度的(de)(de)硫酸溶液中(zhong)，恒(heng)電(dian)(dian)(dian)位儀(yi)分(fen)別控(kong)制(zhi)在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)(shi)，橢圓(yuan)參(can)數(shu)隨著時(shi)(shi)(shi)間變化(hua)(hua)的(de)(de)規律表明，鈍(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)成(cheng)長(chang)的(de)(de)動力是循(xun)著對數(shu)規律的(de)(de)，并由曲線的(de)(de)斜率(lv)可(ke)知(zhi)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1和(he)溶解速率(lv)r2的(de)(de)差異。由圖(tu)(tu)(tu)6-21可(ke)知(zhi)，將電(dian)(dian)(dian)位控(kong)制(zhi)在(zai) -20mV時(shi)(shi)(shi)，鈍(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)成(cheng)長(chang)的(de)(de)動力循(xun)著對數(shu)規律緩(huan)慢的(de)(de)增(zeng)厚。這意(yi)味著在(zai)該(gai)電(dian)(dian)(dian)位下，鈍(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1略大于溶解速率(lv)r2。而將電(dian)(dian)(dian)位恒(heng)定在(zai)＋350mV時(shi)(shi)(shi)，鈍(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)成(cheng)長(chang)的(de)(de)曲線越陡，見圖(tu)(tu)(tu)6-22。這說明鈍(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)大于溶解速率(lv)r2。由圖(tu)(tu)(tu)6-24可(ke)知(zhi)，＋350mV正處于穩定鈍(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)區(qu)。
從(cong)圖(tu) 6-20 、圖(tu) 6-21 、圖(tu) 6-22、圖(tu) 6-23 的曲線上判斷，由于微量合金元素的富(fu)集，不銹鋼具有雙層氧化膜(mo)結構。
由橢圓術和電化學相結(jie)合的方(fang)法研究表明(ming)，該鋼在硫酸(suan)溶液中，在不同的電位下(xia)皆有自鈍(dun)(dun)化性(xing)，而且能夠生成致密(mi)完(wan)整的鈍(dun)(dun)化層，具有優異的保護(hu)性(xing)。
用失重法的(de)實驗結(jie)果(guo)(guo)如下，兩(liang)者的(de)結(jie)果(guo)(guo)甚為(wei)(wei)吻合。10%硫(liu)酸溶(rong)液中的(de)腐(fu)蝕速率(lv)為(wei)(wei)0.30g/(㎡·h)。該不(bu)銹鋼在硫(liu)酸工(gong)程(cheng)上實際應用中有優(you)良的(de)抗蝕性。
