在 Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不銹鋼中(zhong)加入(ru)微量的合金元素Nb、Zr,在硫酸溶液中(zhong)有很好的自鈍化(hua)性。硫酸是一種強腐蝕性介(jie)質，隨著(zhu)濃(nong)度和溫(wen)度的不同，其(qi)腐蝕性有著(zhu)強烈的變化(hua)，即使較為知名的91香蕉視頻app:不銹鋼也不能適應這(zhe)種變化的(de)(de)(de)需要。合(he)金(jin)元素(su)的(de)(de)(de)加入(ru)，合(he)金(jin)元素(su)產生(sheng)的(de)(de)(de)復合(he)效(xiao)應，促進表面膜(mo)的(de)(de)(de)成長，改變了(le)表面膜(mo)的(de)(de)(de)性(xing)能，提高了(le)耐蝕性(xing)。孔煥文等人用(yong)橢圓術(shu)和電化學相結合(he)的(de)(de)(de)方法對上述不銹鋼在硫(liu)酸(suan)中的(de)(de)(de)鈍(dun)化膜(mo)成長情況(kuang)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(tuo)圓術(shu)研(yan)究(jiu)實驗

 a. 橢圓偏振儀

  自動橢(tuo)圓(yuan)偏(pian)(pian)振(zhen)儀系(xi)氨-氖激光管，波長為6328?(1A=10-10m),入射(she)角(jiao)選用(yong)70°(可調節）。用(yong)微機控制P、A兩臺步進馬達帶動起(qi)偏(pian)(pian)器(qi)和檢偏(pian)(pian)器(qi)，找出最(zui)佳的(de)消光狀態。其(qi)步驟(zou)是固定(ding)(ding)A,轉(zhuan)動P,找到光強(qiang)(qiang)最(zui)小點，找到后，固定(ding)(ding)P,再(zai)轉(zhuan)動A，如此反復進行，直到A、P均處于(yu)使光強(qiang)(qiang)最(zui)小的(de)位置。圖(tu)6-18為橢(tuo)圓(yuan)偏(pian)(pian)振(zhen)儀自動化裝置示意圖(tu)。

 b. 電(dian)解池(chi)

  電(dian)(dian)解池(chi)用有機玻璃制成，在入射光和反射光的通(tong)道(dao)部分，鑲嵌著 3cm 石英(ying)玻璃圓片。電(dian)(dian)解池(chi)蓋(gai)上開有4個(ge)孔。工作電(dian)(dian)極(ji)(ji)（試樣）、輔(fu)助(zhu)(zhu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)（鉑）和參比(bi)電(dian)(dian)極(ji)(ji)（飽和甘汞電(dian)(dian)極(ji)(ji)）均由孔引出，輔(fu)助(zhu)(zhu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)為環形鉑絲，置(zhi)于電(dian)(dian)解池(chi)底部，一孔通(tong)入純氬，以驅除溶液(ye)里的氧(yang)。

c. 試(shi)樣(yang)

  15mm的(de)不銹鋼(gang)棒成1~1.5mm厚(hou)的(de)薄片，焊(han)接(jie)一根(gen)螺(luo)旋式的(de)銅(tong)絲，用(yong)聚氯(lv)乙(yi)烯加熱(re)熔化(hua)進行鑲嵌，從側面引(yin)出銅(tong)絲，再(zai)裝上塑料套(tao)管，套(tao)管和聚氯(lv)乙(yi)烯聯結處(chu)用(yong)膠黏劑涂封，干后將試(shi)樣(yang)表面拋光，至(zhi)光潔(jie)度為 Ra 0.4μm ，用(yong)去離子水及酒精沖洗待(dai)用(yong)。

  不銹(xiu)鋼中(zhong)含合金成(cheng)分如下：  鉻：20%、鎳：25% 、鉬：3% 、鈮(ni)：0.05%~0.07% 鋯(gao)：0.34%  氮(dan)：0.16%

 d. 溶液

 用分(fen)(fen)析(xi)純硫酸和去離子(zi)水配成10%(質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數）、20%(質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數）、30%(質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數）濃度的硫酸溶液，依(yi)次將(jiang)溶液移入(ru)(ru)電解池(chi)內，通入(ru)(ru)純氬氣，趕走(zou)溶液里的氧氣，操作在室溫下(xia)進行。

 e. 用陰極還(huan)原法除去試樣表(biao)面的氧化膜

  在自腐蝕電位負(fu)移400mV,通過橢圓(yuan)儀進行消光觀察(cha)。在一定(ding)的間(jian)(jian)隔時(shi)間(jian)(jian)內(nei)，測定(ding)橢圓(yuan)儀參(can)數(shu)(shu)(shu)Δ和ψ值(zhi)，Δ和ψ作為時(shi)間(jian)(jian)的函數(shu)(shu)(shu)，直到Δ和φ值(zhi)基本上不再變(bian)化(hua)(hua)，這時(shi)可認為氧(yang)化(hua)(hua)膜已去除(chu)，求出基體金屬的光學常數(shu)(shu)(shu)。因(yin)為，一種金屬的光學常數(shu)(shu)(shu)只有一個，當(dang)氧(yang)化(hua)(hua)物被還原時(shi)，鈍(dun)化(hua)(hua)層相應的更薄，而Δ和ψ值(zhi)也(ye)隨著(zhu)變(bian)化(hua)(hua)。所(suo)以，一旦Δ和ψ是常數(shu)(shu)(shu)值(zhi)時(shi)，即認為氧(yang)化(hua)(hua)膜已去除(chu)。

  該鋼(gang)的(de)陰極還原(yuan)時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不(bu)銹鋼(gang)在10%硫酸溶液中經陰極還原(yuan)，測得無膜(mo)的(de)光學常數是n1=2.163-3.006i。10%硫酸溶液的(de)折(zhe)射系數為no=1.346。

  在不同硫(liu)(liu)酸(suan)濃(nong)度(du)溶液(ye)中鈍化膜的厚(hou)度(du)，如圖6-19所示，隨著硫(liu)(liu)酸(suan)溶液(ye)濃(nong)度(du)的增加（10%~30%),鈍化膜的厚(hou)度(du)相應變薄。

2. 在恒(heng)定電位下橢圓(yuan)儀參數Δ和y時(shi)間函數曲(qu)線(xian)的(de)規律

  圖6-20為試樣(yang)在(zai)(zai)10%硫(liu)酸(suan)中(zhong)(zhong)，橢圓(yuan)儀參數(shu)(shu)(shu)Δ和ψ作為時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)函數(shu)(shu)(shu)曲線圖。從(cong)橢圓(yuan)參數(shu)(shu)(shu)可以看出，在(zai)(zai)10%濃度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)酸(suan)溶液(ye)中(zhong)(zhong)，無膜(mo)(mo)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面上先(xian)生成(cheng)一層鈍化膜(mo)(mo)，隨即該(gai)鈍化膜(mo)(mo)按對數(shu)(shu)(shu)規律成(cheng)長，這(zhe)說明鈍化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)性質已改變，膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)組分也已改變，這(zhe)是由于微量合金元素的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)(fu)(fu)集(ji)所致(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)。因為在(zai)(zai)剛開(kai)始富(fu)(fu)(fu)集(ji)時(shi)(shi)，表(biao)面膜(mo)(mo)內富(fu)(fu)(fu)集(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)合金元素成(cheng)分較少，隨著時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)增長，富(fu)(fu)(fu)集(ji)量越(yue)來越(yue)多，一旦富(fu)(fu)(fu)集(ji)到(dao)一定的(de)(de)(de)(de)(de)量時(shi)(shi)，導致(zhi)橢圓(yuan)參數(shu)(shu)(shu)發生突變。

   圖6-21、圖6-22、圖6-23所(suo)示為試(shi)樣在(zai)(zai)10%硫(liu)酸(suan)溶(rong)(rong)液中，恒定電(dian)(dian)(dian)位分別在(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，參(can)數Δ和(he)φ作(zuo)為時(shi)間的(de)函數曲(qu)線(xian)。在(zai)(zai)10%度(du)的(de)硫(liu)酸(suan)溶(rong)(rong)液中，恒電(dian)(dian)(dian)位儀分別控(kong)制在(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，橢圓(yuan)參(can)數隨著(zhu)時(shi)間變(bian)化(hua)的(de)規(gui)律(lv)表(biao)明(ming)，鈍(dun)(dun)化(hua)膜成長的(de)動(dong)力是循著(zhu)對數規(gui)律(lv)的(de)，并由(you)曲(qu)線(xian)的(de)斜(xie)率(lv)可(ke)知鈍(dun)(dun)化(hua)速率(lv)r1和(he)溶(rong)(rong)解速率(lv)r2的(de)差異。由(you)圖6-21可(ke)知，將(jiang)電(dian)(dian)(dian)位控(kong)制在(zai)(zai) -20mV時(shi)，鈍(dun)(dun)化(hua)膜成長的(de)動(dong)力循著(zhu)對數規(gui)律(lv)緩慢的(de)增厚。這意味(wei)著(zhu)在(zai)(zai)該電(dian)(dian)(dian)位下，鈍(dun)(dun)化(hua)速率(lv)r1略大于(yu)溶(rong)(rong)解速率(lv)r2。而將(jiang)電(dian)(dian)(dian)位恒定在(zai)(zai)＋350mV時(shi)，鈍(dun)(dun)化(hua)膜成長的(de)曲(qu)線(xian)越陡，見(jian)圖6-22。這說明(ming)鈍(dun)(dun)化(hua)速率(lv)r1遠遠大于(yu)溶(rong)(rong)解速率(lv)r2。由(you)圖6-24可(ke)知，＋350mV正處于(yu)穩定鈍(dun)(dun)化(hua)區。

  從圖(tu) 6-20 、圖(tu) 6-21 、圖(tu) 6-22、圖(tu) 6-23 的曲線上判斷(duan)，由于(yu)微量合(he)金(jin)元(yuan)素的富集(ji)，不(bu)銹鋼具(ju)有雙層氧化膜結構。

  由橢圓術(shu)和電(dian)化(hua)學相(xiang)結合的方(fang)法研究(jiu)表明，該(gai)鋼(gang)在硫酸溶液中，在不同的電(dian)位下皆有自鈍化(hua)性，而且(qie)能夠(gou)生成致密完(wan)整的鈍化(hua)層，具有優異(yi)的保護性。

  用(yong)失重法的(de)(de)實驗結(jie)果(guo)如下，兩者的(de)(de)結(jie)果(guo)甚為吻合(he)。10%硫(liu)酸溶液中的(de)(de)腐蝕速率(lv)為0.30g/(㎡·h)。該不(bu)銹鋼在硫(liu)酸工程上實際應用(yong)中有(you)優良的(de)(de)抗蝕性。