在 Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不(bu)銹鋼中加入(ru)微量的合金(jin)元素Nb、Zr,在硫酸溶(rong)液中有(you)很好(hao)的自鈍(dun)化(hua)性。硫酸是一(yi)種強(qiang)腐蝕性介質，隨著濃度(du)和溫度(du)的不(bu)同，其腐蝕性有(you)著強(qiang)烈的變化(hua)，即使較為知名的香蕉視頻app蘋果:不銹鋼也不能(neng)適應(ying)這種變(bian)化(hua)的(de)(de)需要(yao)。合(he)金元素(su)的(de)(de)加入，合(he)金元素(su)產生的(de)(de)復合(he)效應(ying)，促(cu)進表面(mian)膜(mo)的(de)(de)成長，改變(bian)了表面(mian)膜(mo)的(de)(de)性能(neng)，提高了耐蝕性。孔煥文等(deng)人用橢圓術(shu)和電(dian)化(hua)學相結合(he)的(de)(de)方法對上述不銹鋼在(zai)硫(liu)酸中的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)成長情況進行研(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(yan)究(jiu)實驗
a. 橢圓偏振儀
自(zi)動(dong)(dong)橢圓(yuan)(yuan)偏振儀系氨-氖(nai)激光管，波長為6328?(1A=10-10m),入射角選用70°(可調節）。用微機控制P、A兩臺步進(jin)馬達帶(dai)動(dong)(dong)起偏器(qi)和檢偏器(qi)，找出最佳的消(xiao)光狀態。其(qi)步驟是固(gu)定A,轉(zhuan)動(dong)(dong)P,找到(dao)光強最小點，找到(dao)后，固(gu)定P,再轉(zhuan)動(dong)(dong)A，如此反復進(jin)行，直到(dao)A、P均處于使光強最小的位置。圖(tu)6-18為橢圓(yuan)(yuan)偏振儀自(zi)動(dong)(dong)化裝置示意(yi)圖(tu)。
b. 電(dian)解池
電(dian)(dian)解(jie)(jie)池用有(you)機玻(bo)璃制成，在(zai)入(ru)射(she)光(guang)和(he)反射(she)光(guang)的通道部分，鑲(xiang)嵌(qian)著 3cm 石英玻(bo)璃圓片。電(dian)(dian)解(jie)(jie)池蓋上開(kai)有(you)4個(ge)孔。工作電(dian)(dian)極(ji)（試樣(yang)）、輔助電(dian)(dian)極(ji)（鉑）和(he)參(can)比(bi)電(dian)(dian)極(ji)（飽和(he)甘汞電(dian)(dian)極(ji)）均由孔引(yin)出(chu)，輔助電(dian)(dian)極(ji)為環形鉑絲，置(zhi)于電(dian)(dian)解(jie)(jie)池底部，一孔通入(ru)純氬，以(yi)驅除溶液里(li)的氧。
c. 試樣(yang)
15mm的不(bu)銹(xiu)鋼棒成1~1.5mm厚的薄片，焊接(jie)一根(gen)螺旋式的銅絲，用聚氯乙烯加熱熔化進行鑲嵌，從側面(mian)引出銅絲，再裝(zhuang)上塑料套(tao)管(guan)，套(tao)管(guan)和聚氯乙烯聯結處用膠黏劑涂封(feng)，干后(hou)將試(shi)樣(yang)表面(mian)拋光，至光潔度為 Ra 0.4μm ，用去離子(zi)水及酒精沖(chong)洗待用。
不(bu)銹鋼中含(han)合金成分(fen)如下： 鉻：20%、鎳(nie)：25% 、鉬：3% 、鈮：0.05%~0.07% 鋯：0.34% 氮(dan)：0.16%
d. 溶液(ye)
用(yong)分(fen)析純硫(liu)酸和去(qu)離子水配成(cheng)10%(質量分(fen)數(shu)）、20%(質量分(fen)數(shu)）、30%(質量分(fen)數(shu)）濃度的(de)硫(liu)酸溶(rong)(rong)液，依次將溶(rong)(rong)液移入電解池內，通(tong)入純氬氣(qi)，趕(gan)走(zou)溶(rong)(rong)液里的(de)氧氣(qi)，操作在室(shi)溫(wen)下(xia)進行。
e. 用陰極還原法(fa)除去試樣表面的氧化(hua)膜
在自腐蝕電位(wei)負移400mV,通過橢(tuo)圓儀進行消光觀察。在一(yi)定(ding)(ding)的間(jian)(jian)隔時(shi)間(jian)(jian)內，測定(ding)(ding)橢(tuo)圓儀參數(shu)(shu)Δ和ψ值(zhi)，Δ和ψ作(zuo)為(wei)時(shi)間(jian)(jian)的函(han)數(shu)(shu)，直到Δ和φ值(zhi)基本上不再變化(hua)，這時(shi)可(ke)認為(wei)氧化(hua)膜(mo)已去(qu)除，求出基體金屬的光學常數(shu)(shu)。因為(wei)，一(yi)種金屬的光學常數(shu)(shu)只(zhi)有一(yi)個，當(dang)氧化(hua)物被還原時(shi)，鈍化(hua)層相應的更薄(bo)，而Δ和ψ值(zhi)也隨(sui)著(zhu)變化(hua)。所以，一(yi)旦Δ和ψ是常數(shu)(shu)值(zhi)時(shi)，即認為(wei)氧化(hua)膜(mo)已去(qu)除。
該鋼的陰(yin)(yin)極還原時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不銹鋼在10%硫(liu)(liu)酸溶液中(zhong)經陰(yin)(yin)極還原，測得無膜(mo)的光學常(chang)數(shu)是n1=2.163-3.006i。10%硫(liu)(liu)酸溶液的折射系數(shu)為no=1.346。
在(zai)不同硫酸濃度溶液中鈍化膜(mo)的(de)(de)厚度，如圖6-19所示，隨著硫酸溶液濃度的(de)(de)增加（10%~30%),鈍化膜(mo)的(de)(de)厚度相應變薄。
2. 在恒定電位下橢圓(yuan)儀參(can)數Δ和y時間函數曲線(xian)的規律
圖6-20為試樣(yang)在10%硫酸中(zhong)，橢(tuo)圓(yuan)(yuan)儀參數Δ和ψ作(zuo)為時(shi)間的(de)(de)(de)(de)函(han)數曲線圖。從橢(tuo)圓(yuan)(yuan)參數可以看(kan)出，在10%濃度的(de)(de)(de)(de)硫酸溶(rong)液中(zhong)，無膜(mo)(mo)鋼的(de)(de)(de)(de)表面上先生成一(yi)層鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)，隨(sui)即該(gai)鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)按(an)對數規律成長(chang)，這說明鈍化(hua)(hua)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)分也已改(gai)變(bian)(bian)，這是由于微量合金元素(su)的(de)(de)(de)(de)富集(ji)所致(zhi)的(de)(de)(de)(de)。因(yin)為在剛開始富集(ji)時(shi)，表面膜(mo)(mo)內(nei)富集(ji)的(de)(de)(de)(de)合金元素(su)成分較(jiao)少，隨(sui)著時(shi)間的(de)(de)(de)(de)增長(chang)，富集(ji)量越來越多，一(yi)旦富集(ji)到一(yi)定的(de)(de)(de)(de)量時(shi)，導致(zhi)橢(tuo)圓(yuan)(yuan)參數發生突(tu)變(bian)(bian)。
圖(tu)6-21、圖(tu)6-22、圖(tu)6-23所示為試樣(yang)在(zai)(zai)10%硫(liu)酸溶(rong)(rong)液中(zhong)，恒(heng)定(ding)電位(wei)(wei)分(fen)別在(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)，參數(shu)Δ和φ作為時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)函數(shu)曲(qu)線(xian)。在(zai)(zai)10%度(du)的(de)(de)(de)硫(liu)酸溶(rong)(rong)液中(zhong)，恒(heng)電位(wei)(wei)儀分(fen)別控制在(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)，橢圓參數(shu)隨著時(shi)(shi)間變化的(de)(de)(de)規(gui)律表(biao)明，鈍(dun)(dun)化膜(mo)成(cheng)(cheng)長的(de)(de)(de)動力是循著對(dui)數(shu)規(gui)律的(de)(de)(de)，并由曲(qu)線(xian)的(de)(de)(de)斜率(lv)可知鈍(dun)(dun)化速(su)(su)率(lv)r1和溶(rong)(rong)解速(su)(su)率(lv)r2的(de)(de)(de)差異(yi)。由圖(tu)6-21可知，將電位(wei)(wei)控制在(zai)(zai) -20mV時(shi)(shi)，鈍(dun)(dun)化膜(mo)成(cheng)(cheng)長的(de)(de)(de)動力循著對(dui)數(shu)規(gui)律緩慢(man)的(de)(de)(de)增厚。這(zhe)意味著在(zai)(zai)該電位(wei)(wei)下，鈍(dun)(dun)化速(su)(su)率(lv)r1略大(da)于(yu)溶(rong)(rong)解速(su)(su)率(lv)r2。而將電位(wei)(wei)恒(heng)定(ding)在(zai)(zai)＋350mV時(shi)(shi)，鈍(dun)(dun)化膜(mo)成(cheng)(cheng)長的(de)(de)(de)曲(qu)線(xian)越(yue)陡，見(jian)圖(tu)6-22。這(zhe)說明鈍(dun)(dun)化速(su)(su)率(lv)r1遠(yuan)遠(yuan)大(da)于(yu)溶(rong)(rong)解速(su)(su)率(lv)r2。由圖(tu)6-24可知，＋350mV正處于(yu)穩(wen)定(ding)鈍(dun)(dun)化區。
從(cong)圖(tu)(tu) 6-20 、圖(tu)(tu) 6-21 、圖(tu)(tu) 6-22、圖(tu)(tu) 6-23 的(de)曲線上(shang)判(pan)斷，由于微量合金(jin)元素(su)的(de)富集，不銹鋼具有雙(shuang)層氧化(hua)膜結構(gou)。
由橢圓術和電(dian)化學相結(jie)合的(de)(de)方(fang)法(fa)研究表明，該鋼在硫酸溶液中，在不同的(de)(de)電(dian)位下皆有自鈍(dun)化性(xing)，而(er)且能夠生成致(zhi)密完整的(de)(de)鈍(dun)化層，具有優(you)異的(de)(de)保(bao)護性(xing)。
用失重(zhong)法(fa)的(de)實驗結(jie)果如下，兩者的(de)結(jie)果甚(shen)為吻合。10%硫酸(suan)溶液中的(de)腐蝕速率為0.30g/(㎡·h)。該不銹(xiu)鋼在硫酸(suan)工程上(shang)實際應用中有優良的(de)抗蝕性。
