在 Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不銹(xiu)鋼中加(jia)入(ru)微量的(de)合(he)金元素Nb、Zr,在硫酸溶液(ye)中有(you)很好的(de)自鈍化性。硫酸是(shi)一種強腐蝕性介質，隨著(zhu)濃度(du)和溫度(du)的(de)不同(tong)，其腐蝕性有(you)著(zhu)強烈的(de)變(bian)化，即使較為(wei)知名的(de)香蕉視頻app下載蘋果版:不銹鋼也(ye)不(bu)能(neng)適應(ying)這(zhe)種(zhong)變化的(de)(de)需(xu)要。合金(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)加入，合金(jin)元(yuan)素(su)產生的(de)(de)復合效應(ying)，促(cu)進表面膜(mo)的(de)(de)成長，改變了表面膜(mo)的(de)(de)性能(neng)，提(ti)高了耐蝕性。孔煥文等(deng)人用(yong)橢圓術和電化學相結合的(de)(de)方法對(dui)上述不(bu)銹鋼(gang)在(zai)硫酸中的(de)(de)鈍化膜(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. 橢圓術(shu)研(yan)究實驗(yan)
a. 橢圓偏振(zhen)儀
自動橢(tuo)圓偏振儀系氨-氖激光管(guan)，波(bo)長為(wei)6328?(1A=10-10m),入射角選(xuan)用70°(可調節(jie)）。用微機控(kong)制(zhi)P、A兩臺步(bu)進馬達帶動起(qi)偏器和(he)檢偏器，找出最(zui)佳的(de)消光狀態。其(qi)步(bu)驟是固定(ding)(ding)A,轉(zhuan)(zhuan)動P,找到(dao)光強最(zui)小(xiao)點(dian)，找到(dao)后，固定(ding)(ding)P,再轉(zhuan)(zhuan)動A，如此反(fan)復(fu)進行，直到(dao)A、P均處于使光強最(zui)小(xiao)的(de)位置。圖6-18為(wei)橢(tuo)圓偏振儀自動化(hua)裝置示意(yi)圖。
b. 電解池
電解池(chi)用有(you)機玻(bo)璃制成，在入(ru)射光和反射光的通道部分，鑲嵌著 3cm 石英玻(bo)璃圓片。電解池(chi)蓋上(shang)開有(you)4個孔(kong)。工作電極（試樣）、輔助電極（鉑(bo)）和參比電極（飽和甘汞(gong)電極）均由孔(kong)引出，輔助電極為環形(xing)鉑(bo)絲，置于(yu)電解池(chi)底部，一(yi)孔(kong)通入(ru)純氬，以驅除溶液里的氧。
c. 試樣
15mm的(de)不銹(xiu)鋼棒成1~1.5mm厚的(de)薄片，焊接一根螺旋式的(de)銅絲(si)，用聚氯乙(yi)(yi)烯(xi)加熱熔化進行鑲(xiang)嵌，從(cong)側面(mian)引出銅絲(si)，再裝上塑(su)料套管(guan)，套管(guan)和聚氯乙(yi)(yi)烯(xi)聯結處用膠黏劑涂封，干后將試樣表面(mian)拋光(guang)，至光(guang)潔度(du)為 Ra 0.4μm ，用去離子(zi)水及酒精沖(chong)洗(xi)待用。
不銹鋼中(zhong)含合金成分如下： 鉻：20%、鎳：25% 、鉬(mu)：3% 、鈮：0.05%~0.07% 鋯(gao)：0.34% 氮：0.16%
d. 溶液
用分析純硫酸和去離子水配成10%(質(zhi)量(liang)分數(shu)(shu)）、20%(質(zhi)量(liang)分數(shu)(shu)）、30%(質(zhi)量(liang)分數(shu)(shu)）濃度的硫酸溶液(ye)(ye)，依次將(jiang)溶液(ye)(ye)移入電解池內(nei)，通入純氬氣，趕(gan)走溶液(ye)(ye)里(li)的氧氣，操作在室溫下(xia)進(jin)行(xing)。
e. 用陰極還原(yuan)法除(chu)去試樣表(biao)面的氧(yang)化(hua)膜
在自腐(fu)蝕(shi)電(dian)位負(fu)移(yi)400mV,通(tong)過橢(tuo)圓(yuan)儀進行消光觀(guan)察。在一(yi)定的間隔時(shi)(shi)間內，測定橢(tuo)圓(yuan)儀參(can)數(shu)(shu)Δ和(he)(he)ψ值，Δ和(he)(he)ψ作為時(shi)(shi)間的函數(shu)(shu)，直到Δ和(he)(he)φ值基本上不再變(bian)(bian)化(hua)，這(zhe)時(shi)(shi)可認為氧(yang)化(hua)膜已(yi)去除(chu)，求出基體金屬的光學(xue)常(chang)數(shu)(shu)。因(yin)為，一(yi)種金屬的光學(xue)常(chang)數(shu)(shu)只有一(yi)個，當氧(yang)化(hua)物被還原時(shi)(shi)，鈍(dun)化(hua)層(ceng)相應(ying)的更薄，而(er)Δ和(he)(he)ψ值也隨著變(bian)(bian)化(hua)。所以，一(yi)旦Δ和(he)(he)ψ是常(chang)數(shu)(shu)值時(shi)(shi)，即認為氧(yang)化(hua)膜已(yi)去除(chu)。
該鋼(gang)的陰(yin)極(ji)還(huan)原(yuan)時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不(bu)銹鋼(gang)在10%硫酸(suan)溶液中經陰(yin)極(ji)還(huan)原(yuan)，測得無膜(mo)的光學常數(shu)是n1=2.163-3.006i。10%硫酸(suan)溶液的折射(she)系數(shu)為no=1.346。
在不同硫酸濃度溶(rong)液(ye)中鈍化膜的(de)厚度，如(ru)圖(tu)6-19所(suo)示，隨著硫酸溶(rong)液(ye)濃度的(de)增加（10%~30%),鈍化膜的(de)厚度相應變薄。
2. 在恒定電位下橢圓(yuan)儀(yi)參數(shu)Δ和y時間函數(shu)曲線(xian)的規(gui)律
圖6-20為試樣在10%硫酸(suan)中(zhong)，橢圓(yuan)(yuan)儀參(can)數(shu)(shu)Δ和ψ作為時間(jian)的(de)(de)函(han)數(shu)(shu)曲線圖。從橢圓(yuan)(yuan)參(can)數(shu)(shu)可以看出，在10%濃度的(de)(de)硫酸(suan)溶液中(zhong)，無膜(mo)鋼的(de)(de)表(biao)面(mian)上(shang)先(xian)生成(cheng)一層(ceng)鈍(dun)化(hua)膜(mo)，隨(sui)即(ji)該鈍(dun)化(hua)膜(mo)按對數(shu)(shu)規(gui)律(lv)成(cheng)長，這說明(ming)鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)性(xing)質已改(gai)變，膜(mo)的(de)(de)組分也(ye)已改(gai)變，這是由于微量合金元素的(de)(de)富(fu)(fu)(fu)集所致的(de)(de)。因為在剛開始富(fu)(fu)(fu)集時，表(biao)面(mian)膜(mo)內富(fu)(fu)(fu)集的(de)(de)合金元素成(cheng)分較少，隨(sui)著時間(jian)的(de)(de)增長，富(fu)(fu)(fu)集量越來越多，一旦富(fu)(fu)(fu)集到一定(ding)的(de)(de)量時，導致橢圓(yuan)(yuan)參(can)數(shu)(shu)發(fa)生突變。
圖6-21、圖6-22、圖6-23所示為試樣在(zai)(zai)(zai)(zai)10%硫酸(suan)溶(rong)(rong)液中，恒(heng)定電(dian)位(wei)分(fen)別(bie)在(zai)(zai)(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)，參數Δ和φ作為時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)函數曲(qu)線。在(zai)(zai)(zai)(zai)10%度(du)的(de)(de)(de)硫酸(suan)溶(rong)(rong)液中，恒(heng)電(dian)位(wei)儀分(fen)別(bie)控制(zhi)在(zai)(zai)(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)，橢圓參數隨(sui)著(zhu)(zhu)時(shi)(shi)間(jian)變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)規(gui)律(lv)表明(ming)，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)成長(chang)的(de)(de)(de)動(dong)(dong)力是循著(zhu)(zhu)對(dui)數規(gui)律(lv)的(de)(de)(de)，并由曲(qu)線的(de)(de)(de)斜率(lv)可知鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1和溶(rong)(rong)解速率(lv)r2的(de)(de)(de)差異。由圖6-21可知，將電(dian)位(wei)控制(zhi)在(zai)(zai)(zai)(zai) -20mV時(shi)(shi)，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)成長(chang)的(de)(de)(de)動(dong)(dong)力循著(zhu)(zhu)對(dui)數規(gui)律(lv)緩(huan)慢的(de)(de)(de)增厚。這意味(wei)著(zhu)(zhu)在(zai)(zai)(zai)(zai)該電(dian)位(wei)下(xia)，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1略大于(yu)溶(rong)(rong)解速率(lv)r2。而將電(dian)位(wei)恒(heng)定在(zai)(zai)(zai)(zai)＋350mV時(shi)(shi)，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)成長(chang)的(de)(de)(de)曲(qu)線越(yue)陡，見(jian)圖6-22。這說明(ming)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)速率(lv)r1遠遠大于(yu)溶(rong)(rong)解速率(lv)r2。由圖6-24可知，＋350mV正處于(yu)穩定鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)區。
從圖(tu) 6-20 、圖(tu) 6-21 、圖(tu) 6-22、圖(tu) 6-23 的曲(qu)線上判(pan)斷，由(you)于(yu)微量合(he)金元素的富集，不銹鋼具有雙層(ceng)氧(yang)化膜(mo)結構(gou)。
由(you)橢(tuo)圓術和電化學相結合的方法研究表明，該鋼(gang)在硫酸溶液(ye)中，在不同的電位下皆(jie)有(you)自鈍化性(xing)，而且能夠生成(cheng)致密完(wan)整的鈍化層(ceng)，具(ju)有(you)優異的保護性(xing)。
用(yong)失重(zhong)法(fa)的實(shi)驗結果如下，兩者(zhe)的結果甚為吻合。10%硫酸溶液中(zhong)的腐蝕速率為0.30g/(㎡·h)。該不銹鋼在硫酸工(gong)程上(shang)實(shi)際應(ying)用(yong)中(zhong)有(you)優良的抗蝕性。
