在 Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不(bu)銹鋼中加入微(wei)量的合金元素Nb、Zr,在硫酸(suan)溶液中有(you)(you)很好的自鈍化性。硫酸(suan)是(shi)一(yi)種強(qiang)腐蝕性介質，隨(sui)著(zhu)濃度和溫(wen)度的不(bu)同，其(qi)腐蝕性有(you)(you)著(zhu)強(qiang)烈的變化，即使較為知名的香蕉視頻app在線觀看:不銹鋼也不(bu)能(neng)適(shi)應這種變(bian)化(hua)(hua)的(de)需要。合金元素的(de)加(jia)入，合金元素產生的(de)復(fu)合效應，促進(jin)表面(mian)膜(mo)的(de)成長(chang)，改(gai)變(bian)了表面(mian)膜(mo)的(de)性能(neng)，提高了耐蝕性。孔(kong)煥文等人用橢(tuo)圓術和(he)電化(hua)(hua)學相結合的(de)方法(fa)對(dui)上述不(bu)銹鋼在硫酸中的(de)鈍化(hua)(hua)膜(mo)成長(chang)情況進(jin)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(yuan)術研究實(shi)驗

 a. 橢(tuo)圓偏(pian)振(zhen)儀(yi)

  自動(dong)(dong)橢(tuo)(tuo)圓偏(pian)振儀系(xi)氨-氖激光(guang)管，波長為6328?(1A=10-10m),入(ru)射(she)角選用70°(可調節）。用微機控制P、A兩臺步進馬(ma)達帶(dai)動(dong)(dong)起(qi)偏(pian)器(qi)和檢偏(pian)器(qi)，找出最佳(jia)的消光(guang)狀態(tai)。其(qi)步驟(zou)是固定A,轉(zhuan)動(dong)(dong)P,找到(dao)光(guang)強最小點，找到(dao)后，固定P,再轉(zhuan)動(dong)(dong)A，如此(ci)反復進行，直到(dao)A、P均處于使光(guang)強最小的位(wei)置(zhi)。圖6-18為橢(tuo)(tuo)圓偏(pian)振儀自動(dong)(dong)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)示(shi)意(yi)圖。

 b. 電解池

  電(dian)解池(chi)用有機(ji)玻璃(li)制成，在(zai)入(ru)射(she)光和(he)反射(she)光的通(tong)道部(bu)分，鑲嵌著(zhu) 3cm 石英玻璃(li)圓片。電(dian)解池(chi)蓋上開有4個(ge)孔。工作電(dian)極(ji)（試樣）、輔助電(dian)極(ji)（鉑(bo)）和(he)參比電(dian)極(ji)（飽和(he)甘(gan)汞電(dian)極(ji)）均由孔引出，輔助電(dian)極(ji)為環形鉑(bo)絲(si)，置于電(dian)解池(chi)底部(bu)，一孔通(tong)入(ru)純氬，以(yi)驅(qu)除(chu)溶液里的氧。

c. 試樣

  15mm的不銹鋼棒成1~1.5mm厚的薄片，焊接一根螺旋式的銅(tong)絲，用(yong)聚氯乙(yi)烯加熱熔化(hua)進行鑲嵌，從側(ce)面(mian)引出銅(tong)絲，再裝上(shang)塑料套管，套管和聚氯乙(yi)烯聯結(jie)處(chu)用(yong)膠黏劑(ji)涂封，干后將試樣表面(mian)拋光，至光潔度為 Ra 0.4μm ，用(yong)去(qu)離子(zi)水(shui)及酒精沖洗待用(yong)。

  不銹鋼中含合金成分如下(xia)：  鉻：20%、鎳：25% 、鉬：3% 、鈮：0.05%~0.07% 鋯：0.34%  氮：0.16%

 d. 溶液

 用分(fen)析純硫(liu)酸和去(qu)離子水配成10%(質(zhi)量分(fen)數）、20%(質(zhi)量分(fen)數）、30%(質(zhi)量分(fen)數）濃度的硫(liu)酸溶(rong)液(ye)(ye)，依次將溶(rong)液(ye)(ye)移入電解池內，通入純氬氣，趕走溶(rong)液(ye)(ye)里(li)的氧氣，操作在室(shi)溫下進行。

 e. 用陰極還原法除去試樣表面的氧化膜

  在自腐蝕電位(wei)負移400mV,通(tong)過橢圓(yuan)儀進行(xing)消光觀察。在一(yi)定的(de)(de)間隔時(shi)(shi)間內，測定橢圓(yuan)儀參數(shu)Δ和(he)(he)(he)ψ值，Δ和(he)(he)(he)ψ作為時(shi)(shi)間的(de)(de)函數(shu)，直到Δ和(he)(he)(he)φ值基(ji)本上不再變化(hua)(hua)，這時(shi)(shi)可認為氧化(hua)(hua)膜已(yi)去除，求(qiu)出基(ji)體金屬(shu)(shu)的(de)(de)光學(xue)常(chang)(chang)數(shu)。因為，一(yi)種(zhong)金屬(shu)(shu)的(de)(de)光學(xue)常(chang)(chang)數(shu)只有一(yi)個，當(dang)氧化(hua)(hua)物被還原時(shi)(shi)，鈍(dun)化(hua)(hua)層相應的(de)(de)更薄(bo)，而(er)Δ和(he)(he)(he)ψ值也隨著變化(hua)(hua)。所以，一(yi)旦Δ和(he)(he)(he)ψ是常(chang)(chang)數(shu)值時(shi)(shi)，即(ji)認為氧化(hua)(hua)膜已(yi)去除。

  該鋼(gang)的陰極(ji)還原時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不銹鋼(gang)在10%硫酸溶(rong)(rong)液中經陰極(ji)還原，測得無膜的光學常數(shu)是n1=2.163-3.006i。10%硫酸溶(rong)(rong)液的折射系數(shu)為no=1.346。

  在不同硫(liu)酸濃(nong)(nong)度(du)溶液中鈍化(hua)膜的厚(hou)度(du)，如(ru)圖6-19所示，隨著硫(liu)酸溶液濃(nong)(nong)度(du)的增加(jia)（10%~30%),鈍化(hua)膜的厚(hou)度(du)相應變薄。

2. 在恒定(ding)電位下橢圓(yuan)儀參數Δ和y時間函(han)數曲(qu)線的規律(lv)

  圖(tu)6-20為(wei)(wei)試樣在10%硫酸中，橢圓儀參(can)數(shu)(shu)Δ和ψ作為(wei)(wei)時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)函數(shu)(shu)曲線圖(tu)。從橢圓參(can)數(shu)(shu)可(ke)以看出，在10%濃度的(de)硫酸溶液中，無膜(mo)鋼的(de)表面上先生成一(yi)層鈍(dun)(dun)化膜(mo)，隨即該鈍(dun)(dun)化膜(mo)按對數(shu)(shu)規律成長(chang)，這(zhe)說明(ming)鈍(dun)(dun)化膜(mo)的(de)性(xing)質已(yi)改變，膜(mo)的(de)組(zu)分(fen)也已(yi)改變，這(zhe)是(shi)由于微量(liang)(liang)合金元素的(de)富集(ji)所致(zhi)的(de)。因為(wei)(wei)在剛開始富集(ji)時(shi)(shi)(shi)，表面膜(mo)內富集(ji)的(de)合金元素成分(fen)較少，隨著(zhu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)增長(chang)，富集(ji)量(liang)(liang)越來越多，一(yi)旦富集(ji)到一(yi)定的(de)量(liang)(liang)時(shi)(shi)(shi)，導致(zhi)橢圓參(can)數(shu)(shu)發生突變。

   圖6-21、圖6-22、圖6-23所示為(wei)試樣在(zai)(zai)(zai)10%硫酸溶(rong)液(ye)中，恒定(ding)電(dian)位分別(bie)在(zai)(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時，參數Δ和(he)φ作為(wei)時間的(de)(de)函數曲線。在(zai)(zai)(zai)10%度的(de)(de)硫酸溶(rong)液(ye)中，恒電(dian)位儀(yi)分別(bie)控制(zhi)在(zai)(zai)(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時，橢圓參數隨著時間變(bian)化(hua)的(de)(de)規律(lv)表明，鈍化(hua)膜成長的(de)(de)動力(li)是循著對數規律(lv)的(de)(de)，并由(you)(you)曲線的(de)(de)斜(xie)率可知(zhi)鈍化(hua)速(su)(su)率r1和(he)溶(rong)解(jie)速(su)(su)率r2的(de)(de)差(cha)異。由(you)(you)圖6-21可知(zhi)，將電(dian)位控制(zhi)在(zai)(zai)(zai) -20mV時，鈍化(hua)膜成長的(de)(de)動力(li)循著對數規律(lv)緩慢的(de)(de)增厚(hou)。這(zhe)意味著在(zai)(zai)(zai)該電(dian)位下，鈍化(hua)速(su)(su)率r1略(lve)大于溶(rong)解(jie)速(su)(su)率r2。而將電(dian)位恒定(ding)在(zai)(zai)(zai)＋350mV時，鈍化(hua)膜成長的(de)(de)曲線越(yue)陡，見圖6-22。這(zhe)說明鈍化(hua)速(su)(su)率r1遠遠大于溶(rong)解(jie)速(su)(su)率r2。由(you)(you)圖6-24可知(zhi)，＋350mV正處于穩(wen)定(ding)鈍化(hua)區(qu)。

  從圖 6-20 、圖 6-21 、圖 6-22、圖 6-23 的曲線上判斷，由于微量合金元(yuan)素的富集，不銹鋼(gang)具有雙層氧化膜結(jie)構。

  由橢圓術和(he)電(dian)化學相結(jie)合的(de)方(fang)法研究表明，該(gai)鋼在(zai)硫酸溶液中，在(zai)不同的(de)電(dian)位下皆有(you)自(zi)鈍(dun)化性(xing)，而且能(neng)夠生成致密(mi)完(wan)整的(de)鈍(dun)化層，具有(you)優異的(de)保(bao)護(hu)性(xing)。

  用失重法的(de)實(shi)驗結果如下，兩者(zhe)的(de)結果甚(shen)為(wei)吻合。10%硫(liu)酸溶(rong)液(ye)中的(de)腐(fu)蝕(shi)速率為(wei)0.30g/(㎡·h)。該(gai)不(bu)銹鋼(gang)在硫(liu)酸工程上實(shi)際應用中有優良的(de)抗蝕(shi)性。