在(zai) Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不銹鋼中加入微(wei)量的合金元(yuan)素Nb、Zr,在(zai)硫酸(suan)溶(rong)液中有(you)很(hen)好的自鈍化性。硫酸(suan)是一種強腐(fu)蝕(shi)性介質，隨著濃(nong)度(du)和(he)溫度(du)的不同，其腐(fu)蝕(shi)性有(you)著強烈的變(bian)化，即使較為(wei)知名的香蕉視頻app下載蘋果版:不銹鋼也不能適應(ying)這種變化(hua)的(de)需(xu)要。合(he)金元(yuan)素(su)的(de)加(jia)入，合(he)金元(yuan)素(su)產生(sheng)的(de)復(fu)合(he)效應(ying)，促進(jin)表面(mian)膜的(de)成長，改變了(le)表面(mian)膜的(de)性能，提高(gao)了(le)耐蝕(shi)性。孔煥(huan)文等人用橢圓術(shu)和(he)電化(hua)學相(xiang)結合(he)的(de)方法對上述不銹鋼在硫酸(suan)中的(de)鈍化(hua)膜成長情(qing)況進(jin)行(xing)研(yan)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. 橢圓術研究實驗
a. 橢圓(yuan)偏(pian)振儀
自動(dong)(dong)橢圓(yuan)偏(pian)振儀(yi)系氨-氖激(ji)光(guang)(guang)管(guan)，波長為6328?(1A=10-10m),入射角選用70°(可(ke)調(diao)節）。用微機控制P、A兩臺(tai)步進(jin)馬(ma)達帶動(dong)(dong)起偏(pian)器(qi)和檢偏(pian)器(qi)，找(zhao)出最(zui)佳的(de)消(xiao)光(guang)(guang)狀態。其步驟是固定A,轉(zhuan)動(dong)(dong)P,找(zhao)到(dao)光(guang)(guang)強(qiang)(qiang)最(zui)小點，找(zhao)到(dao)后，固定P,再轉(zhuan)動(dong)(dong)A，如此反復進(jin)行(xing)，直到(dao)A、P均處于使光(guang)(guang)強(qiang)(qiang)最(zui)小的(de)位(wei)置(zhi)。圖(tu)6-18為橢圓(yuan)偏(pian)振儀(yi)自動(dong)(dong)化裝置(zhi)示(shi)意圖(tu)。
b. 電解池
電(dian)(dian)解池用有機玻璃(li)制成，在入射(she)光和(he)(he)反射(she)光的(de)通(tong)道部分，鑲嵌著(zhu) 3cm 石英玻璃(li)圓片。電(dian)(dian)解池蓋上開有4個孔(kong)。工(gong)作電(dian)(dian)極（試(shi)樣）、輔(fu)助電(dian)(dian)極（鉑）和(he)(he)參比電(dian)(dian)極（飽和(he)(he)甘汞電(dian)(dian)極）均由孔(kong)引(yin)出(chu)，輔(fu)助電(dian)(dian)極為(wei)環形鉑絲(si)，置于電(dian)(dian)解池底部，一孔(kong)通(tong)入純氬，以驅除溶液里(li)的(de)氧。
c. 試樣
15mm的不銹鋼(gang)棒成1~1.5mm厚的薄片，焊接一根螺旋式的銅(tong)絲，用(yong)聚氯乙烯加熱熔化進行鑲嵌(qian)，從側面(mian)引出銅(tong)絲，再裝(zhuang)上(shang)塑料套(tao)管(guan)，套(tao)管(guan)和聚氯乙烯聯結處(chu)用(yong)膠黏劑涂封，干后將試(shi)樣(yang)表面(mian)拋光(guang)，至光(guang)潔度為 Ra 0.4μm ，用(yong)去(qu)離子水及酒精沖洗(xi)待用(yong)。
不銹鋼中含合金成(cheng)分如下： 鉻：20%、鎳：25% 、鉬：3% 、鈮(ni)：0.05%~0.07% 鋯：0.34% 氮：0.16%
d. 溶液
用(yong)分(fen)析(xi)純硫(liu)酸和去(qu)離子水配成10%(質量分(fen)數(shu)）、20%(質量分(fen)數(shu)）、30%(質量分(fen)數(shu)）濃度的硫(liu)酸溶(rong)液(ye)，依次將溶(rong)液(ye)移入(ru)電解池內(nei)，通入(ru)純氬氣，趕走溶(rong)液(ye)里(li)的氧氣，操作在(zai)室溫(wen)下進行(xing)。
e. 用陰極還原法除去試樣表面的氧化膜
在(zai)自腐蝕電(dian)位負移400mV,通(tong)過橢圓(yuan)儀進行消光觀察(cha)。在(zai)一定的(de)(de)(de)間(jian)隔時間(jian)內，測定橢圓(yuan)儀參數(shu)(shu)Δ和(he)ψ值，Δ和(he)ψ作(zuo)為時間(jian)的(de)(de)(de)函數(shu)(shu)，直到Δ和(he)φ值基(ji)本上不再變化，這時可認為氧化膜已去(qu)除(chu)(chu)，求出基(ji)體(ti)金屬(shu)的(de)(de)(de)光學(xue)常(chang)(chang)數(shu)(shu)。因為，一種金屬(shu)的(de)(de)(de)光學(xue)常(chang)(chang)數(shu)(shu)只有(you)一個，當氧化物被還(huan)原時，鈍化層相應的(de)(de)(de)更薄，而(er)Δ和(he)ψ值也隨著(zhu)變化。所以(yi)，一旦Δ和(he)ψ是常(chang)(chang)數(shu)(shu)值時，即認為氧化膜已去(qu)除(chu)(chu)。
該(gai)鋼的陰(yin)極(ji)還原(yuan)(yuan)時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不銹(xiu)鋼在10%硫酸溶(rong)液中經陰(yin)極(ji)還原(yuan)(yuan)，測得無膜的光學常數(shu)是n1=2.163-3.006i。10%硫酸溶(rong)液的折(zhe)射系數(shu)為no=1.346。
在(zai)不同硫(liu)酸濃度溶液中鈍化(hua)(hua)膜的厚度，如圖6-19所示，隨(sui)著硫(liu)酸溶液濃度的增加（10%~30%),鈍化(hua)(hua)膜的厚度相應變薄。
2. 在恒定電位下(xia)橢圓儀參(can)數Δ和y時(shi)間函數曲(qu)線的規律
圖6-20為(wei)試樣(yang)在(zai)(zai)10%硫酸中，橢(tuo)(tuo)圓儀參(can)數Δ和ψ作為(wei)時間的(de)(de)(de)(de)函數曲(qu)線圖。從(cong)橢(tuo)(tuo)圓參(can)數可以看出，在(zai)(zai)10%濃度的(de)(de)(de)(de)硫酸溶液中，無膜(mo)(mo)鋼的(de)(de)(de)(de)表面上(shang)先生成(cheng)一層(ceng)鈍化膜(mo)(mo)，隨即該鈍化膜(mo)(mo)按對數規律成(cheng)長(chang)，這(zhe)說明鈍化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)性質已改(gai)變(bian)(bian)，膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)組(zu)分(fen)也已改(gai)變(bian)(bian)，這(zhe)是由于微(wei)量合金元(yuan)(yuan)素的(de)(de)(de)(de)富集(ji)(ji)(ji)所致(zhi)的(de)(de)(de)(de)。因為(wei)在(zai)(zai)剛(gang)開始富集(ji)(ji)(ji)時，表面膜(mo)(mo)內富集(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)合金元(yuan)(yuan)素成(cheng)分(fen)較少，隨著(zhu)時間的(de)(de)(de)(de)增長(chang)，富集(ji)(ji)(ji)量越來越多(duo)，一旦富集(ji)(ji)(ji)到(dao)一定的(de)(de)(de)(de)量時，導致(zhi)橢(tuo)(tuo)圓參(can)數發(fa)生突變(bian)(bian)。
圖6-21、圖6-22、圖6-23所示為試樣(yang)在10%硫(liu)(liu)酸溶液中，恒定(ding)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)分別在-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)，參數(shu)(shu)Δ和φ作為時(shi)(shi)間的(de)(de)函(han)數(shu)(shu)曲線(xian)(xian)。在10%度的(de)(de)硫(liu)(liu)酸溶液中，恒電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)儀分別控(kong)制在-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)，橢圓參數(shu)(shu)隨著時(shi)(shi)間變化(hua)的(de)(de)規律(lv)表明(ming)，鈍(dun)化(hua)膜成長的(de)(de)動(dong)力(li)(li)是循著對數(shu)(shu)規律(lv)的(de)(de)，并由曲線(xian)(xian)的(de)(de)斜率可知鈍(dun)化(hua)速(su)(su)(su)率r1和溶解(jie)速(su)(su)(su)率r2的(de)(de)差異。由圖6-21可知，將電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)控(kong)制在 -20mV時(shi)(shi)，鈍(dun)化(hua)膜成長的(de)(de)動(dong)力(li)(li)循著對數(shu)(shu)規律(lv)緩慢的(de)(de)增厚。這(zhe)意味著在該電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)下(xia)，鈍(dun)化(hua)速(su)(su)(su)率r1略(lve)大(da)于(yu)溶解(jie)速(su)(su)(su)率r2。而將電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)恒定(ding)在＋350mV時(shi)(shi)，鈍(dun)化(hua)膜成長的(de)(de)曲線(xian)(xian)越陡，見圖6-22。這(zhe)說明(ming)鈍(dun)化(hua)速(su)(su)(su)率r1遠遠大(da)于(yu)溶解(jie)速(su)(su)(su)率r2。由圖6-24可知，＋350mV正處于(yu)穩定(ding)鈍(dun)化(hua)區(qu)。
從圖 6-20 、圖 6-21 、圖 6-22、圖 6-23 的(de)曲線(xian)上判斷(duan)，由于微量合金元(yuan)素的(de)富(fu)集，不銹鋼具有雙層氧(yang)化膜結構。
由橢(tuo)圓術和(he)電(dian)化學(xue)相結合的(de)方法(fa)研究表明(ming)，該鋼在(zai)硫酸(suan)溶液中，在(zai)不(bu)同的(de)電(dian)位下皆有自鈍化性，而且能(neng)夠生成(cheng)致(zhi)密完整的(de)鈍化層，具(ju)有優(you)異(yi)的(de)保(bao)護性。
用失重法的實驗結果如下，兩者的結果甚為吻合(he)。10%硫酸溶液中的腐(fu)蝕速率為0.30g/(㎡·h)。該不銹鋼在硫酸工(gong)程(cheng)上(shang)實際應(ying)用中有優(you)良的抗蝕性。
