在(zai) Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不(bu)銹(xiu)鋼中加(jia)入(ru)微(wei)量的(de)合金(jin)元素Nb、Zr,在(zai)硫(liu)酸溶液(ye)中有很好的(de)自鈍化性。硫(liu)酸是一種強(qiang)腐(fu)蝕性介質，隨(sui)著濃度和溫(wen)度的(de)不(bu)同(tong)，其腐(fu)蝕性有著強(qiang)烈的(de)變化，即使(shi)較為(wei)知名的(de)香蕉視頻app下載蘋果版:不銹鋼也不能適應(ying)這種(zhong)變化(hua)的(de)(de)(de)需要。合(he)金(jin)元素的(de)(de)(de)加(jia)入，合(he)金(jin)元素產生(sheng)的(de)(de)(de)復合(he)效應(ying)，促進表(biao)面膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)成長，改變了(le)表(biao)面膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能，提高(gao)了(le)耐蝕性(xing)(xing)。孔煥文(wen)等(deng)人用橢圓術和電化(hua)學相結合(he)的(de)(de)(de)方法對上(shang)述不銹鋼在硫(liu)酸(suan)中的(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)(mo)成長情況進行研究。
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. 橢圓術研究實(shi)驗
a. 橢圓偏振儀
自(zi)動(dong)(dong)橢(tuo)圓(yuan)(yuan)偏振(zhen)儀(yi)(yi)系氨-氖激光管，波長為(wei)(wei)6328?(1A=10-10m),入射角選用(yong)(yong)70°(可調節(jie)）。用(yong)(yong)微(wei)機控制P、A兩臺步進馬(ma)達帶動(dong)(dong)起偏器(qi)和檢(jian)偏器(qi)，找出最佳的消光狀態。其(qi)步驟是固定(ding)(ding)A,轉動(dong)(dong)P,找到(dao)光強最小(xiao)點，找到(dao)后，固定(ding)(ding)P,再轉動(dong)(dong)A，如此反復進行，直到(dao)A、P均(jun)處于(yu)使光強最小(xiao)的位置。圖(tu)6-18為(wei)(wei)橢(tuo)圓(yuan)(yuan)偏振(zhen)儀(yi)(yi)自(zi)動(dong)(dong)化裝(zhuang)置示(shi)意(yi)圖(tu)。
b. 電解池(chi)
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)池用有機玻(bo)(bo)璃制成(cheng)，在入射光和反(fan)射光的通(tong)道(dao)部分，鑲嵌著 3cm 石(shi)英玻(bo)(bo)璃圓片。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)池蓋上開(kai)有4個孔(kong)(kong)。工作電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)（試(shi)樣）、輔(fu)助電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)（鉑(bo)）和參比電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)（飽(bao)和甘汞電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)）均(jun)由孔(kong)(kong)引出，輔(fu)助電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)為(wei)環形鉑(bo)絲，置(zhi)于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)池底部，一孔(kong)(kong)通(tong)入純(chun)氬，以(yi)驅除溶液里的氧。
c. 試樣(yang)
15mm的不銹(xiu)鋼(gang)棒成1~1.5mm厚(hou)的薄片，焊(han)接一根螺旋式(shi)的銅絲(si)，用(yong)(yong)聚(ju)氯乙(yi)烯加熱熔化進(jin)行鑲嵌，從(cong)側面引出(chu)銅絲(si)，再(zai)裝(zhuang)上塑料套管，套管和聚(ju)氯乙(yi)烯聯(lian)結處用(yong)(yong)膠黏劑涂封，干后將試樣表(biao)面拋光，至光潔度(du)為 Ra 0.4μm ，用(yong)(yong)去離子水及酒精沖洗待用(yong)(yong)。
不銹鋼中含合金成分如下： 鉻：20%、鎳：25% 、鉬：3% 、鈮：0.05%~0.07% 鋯：0.34% 氮：0.16%
d. 溶液(ye)
用分(fen)(fen)析(xi)純硫酸(suan)和去(qu)離子水配成10%(質(zhi)量分(fen)(fen)數）、20%(質(zhi)量分(fen)(fen)數）、30%(質(zhi)量分(fen)(fen)數）濃度的硫酸(suan)溶液，依次將(jiang)溶液移入(ru)電解池(chi)內，通入(ru)純氬氣，趕(gan)走溶液里的氧氣，操作在室(shi)溫下進行。
e. 用(yong)陰(yin)極還原(yuan)法除(chu)去試樣表面(mian)的(de)氧化膜(mo)
在(zai)自腐蝕(shi)電位負移400mV,通過(guo)橢(tuo)圓(yuan)(yuan)儀(yi)進行(xing)消光觀察。在(zai)一(yi)定的(de)間(jian)(jian)隔時(shi)間(jian)(jian)內，測定橢(tuo)圓(yuan)(yuan)儀(yi)參數(shu)Δ和(he)ψ值(zhi)，Δ和(he)ψ作(zuo)為時(shi)間(jian)(jian)的(de)函數(shu)，直(zhi)到Δ和(he)φ值(zhi)基本上不再變化(hua)，這時(shi)可認為氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)已去除，求出基體金屬的(de)光學(xue)常(chang)數(shu)。因(yin)為，一(yi)種金屬的(de)光學(xue)常(chang)數(shu)只有一(yi)個，當氧(yang)(yang)化(hua)物被(bei)還原時(shi)，鈍化(hua)層相(xiang)應的(de)更薄，而Δ和(he)ψ值(zhi)也隨(sui)著變化(hua)。所(suo)以，一(yi)旦Δ和(he)ψ是常(chang)數(shu)值(zhi)時(shi)，即認為氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)已去除。
該(gai)鋼的陰(yin)極(ji)還(huan)原時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不(bu)銹鋼在(zai)10%硫(liu)酸溶液(ye)中經陰(yin)極(ji)還(huan)原，測得無膜的光學常數是n1=2.163-3.006i。10%硫(liu)酸溶液(ye)的折射(she)系數為no=1.346。
在不同(tong)硫(liu)酸(suan)濃(nong)(nong)度(du)溶液中鈍(dun)化(hua)膜的厚(hou)(hou)度(du)，如圖6-19所(suo)示，隨著硫(liu)酸(suan)溶液濃(nong)(nong)度(du)的增加(jia)（10%~30%),鈍(dun)化(hua)膜的厚(hou)(hou)度(du)相應變薄。
2. 在恒定電位下橢圓(yuan)儀參數Δ和y時間函數曲(qu)線的規(gui)律(lv)
圖6-20為試樣在10%硫酸中，橢(tuo)圓儀(yi)參數(shu)(shu)Δ和ψ作為時間(jian)的函數(shu)(shu)曲線圖。從橢(tuo)圓參數(shu)(shu)可以看出，在10%濃(nong)度的硫酸溶液中，無膜鋼的表(biao)面上先生成一(yi)層鈍(dun)(dun)化(hua)膜，隨即(ji)該鈍(dun)(dun)化(hua)膜按對數(shu)(shu)規律成長，這(zhe)說明鈍(dun)(dun)化(hua)膜的性質已改變，膜的組分也已改變，這(zhe)是(shi)由于微(wei)量合金(jin)元素的富集所致的。因為在剛開始富集時，表(biao)面膜內富集的合金(jin)元素成分較少，隨著時間(jian)的增長，富集量越來越多，一(yi)旦富集到一(yi)定的量時，導(dao)致橢(tuo)圓參數(shu)(shu)發生突變。
圖6-21、圖6-22、圖6-23所示(shi)為試(shi)樣在(zai)10%硫(liu)酸溶(rong)(rong)液中，恒定電(dian)位分別(bie)在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時，參數(shu)(shu)(shu)Δ和φ作為時間的(de)(de)(de)函(han)數(shu)(shu)(shu)曲線(xian)。在(zai)10%度(du)的(de)(de)(de)硫(liu)酸溶(rong)(rong)液中，恒電(dian)位儀分別(bie)控制在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時，橢圓(yuan)參數(shu)(shu)(shu)隨著(zhu)時間變化(hua)的(de)(de)(de)規律(lv)(lv)表明，鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)成長(chang)的(de)(de)(de)動力(li)是循著(zhu)對數(shu)(shu)(shu)規律(lv)(lv)的(de)(de)(de)，并由(you)曲線(xian)的(de)(de)(de)斜率(lv)可知鈍(dun)(dun)化(hua)速(su)率(lv)r1和溶(rong)(rong)解(jie)速(su)率(lv)r2的(de)(de)(de)差異。由(you)圖6-21可知，將(jiang)(jiang)電(dian)位控制在(zai) -20mV時，鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)成長(chang)的(de)(de)(de)動力(li)循著(zhu)對數(shu)(shu)(shu)規律(lv)(lv)緩慢的(de)(de)(de)增厚(hou)。這意味著(zhu)在(zai)該電(dian)位下，鈍(dun)(dun)化(hua)速(su)率(lv)r1略大(da)于溶(rong)(rong)解(jie)速(su)率(lv)r2。而(er)將(jiang)(jiang)電(dian)位恒定在(zai)＋350mV時，鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)成長(chang)的(de)(de)(de)曲線(xian)越陡，見圖6-22。這說明鈍(dun)(dun)化(hua)速(su)率(lv)r1遠遠大(da)于溶(rong)(rong)解(jie)速(su)率(lv)r2。由(you)圖6-24可知，＋350mV正處于穩定鈍(dun)(dun)化(hua)區。
從圖 6-20 、圖 6-21 、圖 6-22、圖 6-23 的(de)曲線上判斷(duan)，由(you)于微(wei)量(liang)合金元素的(de)富集，不銹鋼具有雙層(ceng)氧化膜結構。
由橢圓術和電化學(xue)相結合的(de)方法研究表明，該鋼在硫酸溶液中，在不同的(de)電位下皆(jie)有(you)(you)自鈍化性，而(er)且能(neng)夠生成致密完整的(de)鈍化層(ceng)，具有(you)(you)優(you)異的(de)保護(hu)性。
用失重法的實驗結果(guo)如下，兩(liang)者的結果(guo)甚為(wei)吻合。10%硫酸溶液中的腐蝕速率為(wei)0.30g/(㎡·h)。該不銹鋼在硫酸工程上實際應(ying)用中有優良的抗蝕性。
