在(zai)(zai) Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不銹鋼(gang)中加入微量的(de)合(he)金元素(su)Nb、Zr,在(zai)(zai)硫酸溶液中有(you)很好的(de)自鈍(dun)化性。硫酸是一種強腐蝕性介質(zhi)，隨著(zhu)濃度和溫度的(de)不同，其腐蝕性有(you)著(zhu)強烈的(de)變化，即使較為知名的(de)在線亞洲日產一區二區:不銹鋼也不(bu)能適應這(zhe)種(zhong)變化(hua)的(de)(de)需要。合(he)金元素的(de)(de)加入，合(he)金元素產(chan)生的(de)(de)復合(he)效(xiao)應，促進表面膜(mo)的(de)(de)成長，改變了(le)表面膜(mo)的(de)(de)性能，提高了(le)耐蝕性。孔煥(huan)文等(deng)人用橢圓術和電化(hua)學相結(jie)合(he)的(de)(de)方法對上述(shu)不(bu)銹(xiu)鋼在硫(liu)酸中的(de)(de)鈍化(hua)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. 橢圓術研究(jiu)實(shi)驗

 a. 橢圓(yuan)偏振儀

  自(zi)動(dong)橢圓(yuan)偏振儀系氨(an)-氖(nai)激光管，波長為(wei)6328?(1A=10-10m),入射(she)角選用70°(可調節）。用微(wei)機控制(zhi)P、A兩臺(tai)步(bu)進馬達帶(dai)動(dong)起偏器和檢偏器，找(zhao)出最佳的消光狀(zhuang)態。其步(bu)驟是固定A,轉動(dong)P,找(zhao)到光強最小點，找(zhao)到后(hou)，固定P,再轉動(dong)A，如此(ci)反復進行(xing)，直到A、P均處(chu)于(yu)使光強最小的位置(zhi)。圖(tu)6-18為(wei)橢圓(yuan)偏振儀自(zi)動(dong)化裝置(zhi)示意(yi)圖(tu)。

 b. 電解池(chi)

  電(dian)(dian)解(jie)池用有機玻璃制(zhi)成，在入(ru)射光和(he)(he)反(fan)射光的通道部分，鑲嵌著 3cm 石英玻璃圓片。電(dian)(dian)解(jie)池蓋(gai)上開有4個孔。工作電(dian)(dian)極(ji)(ji)（試樣）、輔(fu)(fu)助(zhu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)（鉑(bo)）和(he)(he)參比電(dian)(dian)極(ji)(ji)（飽和(he)(he)甘汞電(dian)(dian)極(ji)(ji)）均由(you)孔引出，輔(fu)(fu)助(zhu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)為環形(xing)鉑(bo)絲，置于電(dian)(dian)解(jie)池底部，一孔通入(ru)純氬，以驅除溶液里的氧(yang)。

c. 試樣

  15mm的(de)不銹鋼棒(bang)成1~1.5mm厚的(de)薄片，焊(han)接一根螺旋式的(de)銅絲(si)，用聚氯乙(yi)烯(xi)加(jia)熱熔化進行鑲嵌，從(cong)側面引出銅絲(si)，再裝上(shang)塑料套管，套管和聚氯乙(yi)烯(xi)聯結處(chu)用膠(jiao)黏(nian)劑(ji)涂(tu)封，干后將試樣表面拋(pao)光，至光潔(jie)度為 Ra 0.4μm ，用去離子(zi)水及酒精沖洗待用。

  不銹鋼中(zhong)含合金(jin)成分如下：  鉻(ge)：20%、鎳(nie)：25% 、鉬：3% 、鈮：0.05%~0.07% 鋯：0.34%  氮(dan)：0.16%

 d. 溶液

 用分析純(chun)(chun)硫(liu)酸和去離子水(shui)配成10%(質量(liang)(liang)分數）、20%(質量(liang)(liang)分數）、30%(質量(liang)(liang)分數）濃(nong)度的硫(liu)酸溶液(ye)，依次將溶液(ye)移入電解池內，通入純(chun)(chun)氬氣(qi)(qi)，趕走(zou)溶液(ye)里的氧氣(qi)(qi)，操作(zuo)在室溫(wen)下進行。

 e. 用陰極還原法除去試樣表面的氧化膜(mo)

  在(zai)自腐蝕(shi)電位負移(yi)400mV,通過橢圓儀進(jin)行消光(guang)觀察。在(zai)一定的間隔時間內，測定橢圓儀參數(shu)(shu)Δ和(he)ψ值(zhi)，Δ和(he)ψ作為時間的函數(shu)(shu)，直(zhi)到(dao)Δ和(he)φ值(zhi)基本上不(bu)再變化(hua)，這時可認為氧化(hua)膜已去除，求出(chu)基體金(jin)屬(shu)的光(guang)學常數(shu)(shu)。因為，一種金(jin)屬(shu)的光(guang)學常數(shu)(shu)只有一個，當氧化(hua)物(wu)被還原時，鈍(dun)化(hua)層相應的更薄，而Δ和(he)ψ值(zhi)也隨著變化(hua)。所以，一旦Δ和(he)ψ是常數(shu)(shu)值(zhi)時，即認為氧化(hua)膜已去除。

  該鋼的陰極還原(yuan)時間(jian)約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不銹鋼在10%硫(liu)酸溶(rong)液(ye)(ye)中經陰極還原(yuan)，測得無膜(mo)的光學常數是n1=2.163-3.006i。10%硫(liu)酸溶(rong)液(ye)(ye)的折(zhe)射(she)系數為no=1.346。

  在不(bu)同硫酸濃度(du)(du)溶液中(zhong)鈍化膜的厚度(du)(du)，如圖(tu)6-19所示，隨著硫酸溶液濃度(du)(du)的增加（10%~30%),鈍化膜的厚度(du)(du)相應變薄。

2. 在恒(heng)定電(dian)位下橢圓儀參數(shu)Δ和y時間函數(shu)曲線的(de)規律

  圖6-20為(wei)試樣在(zai)10%硫(liu)酸中(zhong)，橢(tuo)圓(yuan)儀參數Δ和ψ作為(wei)時(shi)間(jian)的(de)(de)函數曲線圖。從橢(tuo)圓(yuan)參數可以看出，在(zai)10%濃度的(de)(de)硫(liu)酸溶液中(zhong)，無膜(mo)鋼的(de)(de)表面(mian)上(shang)先生成一層(ceng)鈍化膜(mo)，隨即該鈍化膜(mo)按對數規律成長，這(zhe)說(shuo)明鈍化膜(mo)的(de)(de)性質已改變(bian)，膜(mo)的(de)(de)組分也已改變(bian)，這(zhe)是由于微量(liang)合金(jin)元(yuan)素的(de)(de)富(fu)集所致的(de)(de)。因為(wei)在(zai)剛開始(shi)富(fu)集時(shi)，表面(mian)膜(mo)內(nei)富(fu)集的(de)(de)合金(jin)元(yuan)素成分較少(shao)，隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)增長，富(fu)集量(liang)越來越多，一旦(dan)富(fu)集到一定的(de)(de)量(liang)時(shi)，導致橢(tuo)圓(yuan)參數發(fa)生突變(bian)。

   圖(tu)6-21、圖(tu)6-22、圖(tu)6-23所示為試樣在(zai)10%硫(liu)酸(suan)(suan)溶液(ye)中，恒定(ding)(ding)電位(wei)分別(bie)(bie)在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，參數(shu)(shu)(shu)Δ和(he)φ作為時(shi)間的(de)函數(shu)(shu)(shu)曲(qu)線。在(zai)10%度(du)的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)溶液(ye)中，恒電位(wei)儀分別(bie)(bie)控制(zhi)(zhi)在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，橢圓參數(shu)(shu)(shu)隨著(zhu)時(shi)間變化的(de)規律(lv)(lv)表明，鈍(dun)化膜成長(chang)的(de)動力是(shi)循著(zhu)對數(shu)(shu)(shu)規律(lv)(lv)的(de)，并由曲(qu)線的(de)斜率(lv)可知(zhi)(zhi)鈍(dun)化速率(lv)r1和(he)溶解(jie)速率(lv)r2的(de)差異。由圖(tu)6-21可知(zhi)(zhi)，將(jiang)(jiang)電位(wei)控制(zhi)(zhi)在(zai) -20mV時(shi)，鈍(dun)化膜成長(chang)的(de)動力循著(zhu)對數(shu)(shu)(shu)規律(lv)(lv)緩慢的(de)增厚。這意味著(zhu)在(zai)該(gai)電位(wei)下，鈍(dun)化速率(lv)r1略大于(yu)溶解(jie)速率(lv)r2。而將(jiang)(jiang)電位(wei)恒定(ding)(ding)在(zai)＋350mV時(shi)，鈍(dun)化膜成長(chang)的(de)曲(qu)線越(yue)陡，見圖(tu)6-22。這說明鈍(dun)化速率(lv)r1遠遠大于(yu)溶解(jie)速率(lv)r2。由圖(tu)6-24可知(zhi)(zhi)，＋350mV正處于(yu)穩定(ding)(ding)鈍(dun)化區。

  從圖(tu) 6-20 、圖(tu) 6-21 、圖(tu) 6-22、圖(tu) 6-23 的曲(qu)線上判斷，由于(yu)微量合金元素(su)的富(fu)集，不(bu)銹鋼具有雙層氧化膜結構。

  由(you)橢圓術和電化學相結(jie)合的方(fang)法研(yan)究(jiu)表明，該(gai)鋼在硫(liu)酸溶液中，在不同(tong)的電位下皆(jie)有(you)自鈍(dun)化性，而且能夠生成(cheng)致密完整的鈍(dun)化層，具有(you)優異的保護(hu)性。

  用失重法的(de)實(shi)驗結果如下，兩者的(de)結果甚為(wei)吻合。10%硫(liu)酸溶液中的(de)腐(fu)蝕(shi)速率為(wei)0.30g/(㎡·h)。該不銹鋼在硫(liu)酸工程上實(shi)際應用中有優良的(de)抗蝕(shi)性。