在(zai) Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不銹鋼中(zhong)加入(ru)微量的合金元素Nb、Zr,在(zai)硫(liu)(liu)酸溶液(ye)中(zhong)有很(hen)好(hao)的自(zi)鈍化性(xing)。硫(liu)(liu)酸是一種(zhong)強腐蝕(shi)性(xing)介質，隨著濃度和溫度的不同(tong)，其腐蝕(shi)性(xing)有著強烈的變化，即使較為知名的在線亞洲日產一區二區:不銹鋼也不(bu)能(neng)(neng)適應這種變(bian)化的需要。合(he)金(jin)元素的加入，合(he)金(jin)元素產(chan)生的復(fu)合(he)效應，促進表面膜(mo)的成(cheng)(cheng)長，改變(bian)了表面膜(mo)的性能(neng)(neng)，提高了耐蝕性。孔煥文(wen)等人用橢圓術(shu)和電化學相結(jie)合(he)的方法對上述(shu)不(bu)銹鋼(gang)在硫酸中的鈍(dun)化膜(mo)成(cheng)(cheng)長情況(kuang)進行(xing)研究(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. 橢圓術研究實驗(yan)

 a. 橢圓偏振儀

  自動(dong)橢圓偏(pian)振儀系(xi)氨-氖激(ji)光管(guan)，波長為6328?(1A=10-10m),入射角選用(yong)70°(可調節）。用(yong)微機控制P、A兩臺步(bu)進馬(ma)達帶動(dong)起(qi)偏(pian)器(qi)和檢偏(pian)器(qi)，找(zhao)(zhao)出最(zui)佳的(de)消光狀態。其步(bu)驟是固定(ding)A,轉動(dong)P,找(zhao)(zhao)到光強最(zui)小(xiao)點(dian)，找(zhao)(zhao)到后，固定(ding)P,再轉動(dong)A，如此(ci)反復進行，直(zhi)到A、P均處于使光強最(zui)小(xiao)的(de)位置(zhi)。圖6-18為橢圓偏(pian)振儀自動(dong)化裝(zhuang)置(zhi)示意圖。

 b. 電(dian)解池

  電(dian)解(jie)池(chi)用(yong)有(you)機玻(bo)璃制成(cheng)，在入射(she)光和(he)反射(she)光的(de)通道部分，鑲嵌著 3cm 石英玻(bo)璃圓片。電(dian)解(jie)池(chi)蓋上開有(you)4個孔。工作(zuo)電(dian)極(ji)（試樣）、輔(fu)助電(dian)極(ji)（鉑(bo)）和(he)參(can)比電(dian)極(ji)（飽和(he)甘汞(gong)電(dian)極(ji)）均由(you)孔引出，輔(fu)助電(dian)極(ji)為環形鉑(bo)絲(si)，置于電(dian)解(jie)池(chi)底部，一孔通入純氬，以(yi)驅除溶液(ye)里的(de)氧。

c. 試(shi)樣(yang)

  15mm的不銹(xiu)鋼棒成1~1.5mm厚的薄片，焊(han)接一根螺旋(xuan)式的銅(tong)(tong)絲，用聚(ju)氯(lv)乙烯加熱熔化進行鑲嵌，從(cong)側面引出銅(tong)(tong)絲，再裝(zhuang)上塑料套(tao)管，套(tao)管和(he)聚(ju)氯(lv)乙烯聯(lian)結處用膠黏劑涂封，干后將試樣表面拋(pao)光，至光潔度為 Ra 0.4μm ，用去離子水及酒精沖洗(xi)待用。

  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

 用分(fen)(fen)析純硫(liu)酸和去離子水配(pei)成10%(質量分(fen)(fen)數(shu)）、20%(質量分(fen)(fen)數(shu)）、30%(質量分(fen)(fen)數(shu)）濃度的硫(liu)酸溶液，依(yi)次將溶液移入電解池內，通入純氬氣(qi)，趕走(zou)溶液里(li)的氧(yang)氣(qi)，操作(zuo)在(zai)室溫下進行。

 e. 用陰(yin)極(ji)還原(yuan)法除去(qu)試樣表面的(de)氧化膜

  在自腐蝕電位負移400mV,通過橢圓(yuan)儀進行消光觀察。在一定的(de)間隔時(shi)(shi)(shi)間內，測定橢圓(yuan)儀參數(shu)Δ和(he)ψ值，Δ和(he)ψ作為(wei)時(shi)(shi)(shi)間的(de)函數(shu)，直到Δ和(he)φ值基本(ben)上(shang)不再(zai)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)，這時(shi)(shi)(shi)可認(ren)為(wei)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)膜已去除(chu)，求(qiu)出基體(ti)金屬的(de)光學常(chang)數(shu)。因(yin)為(wei)，一種(zhong)金屬的(de)光學常(chang)數(shu)只有一個，當氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物被還原時(shi)(shi)(shi)，鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)層相應的(de)更薄，而Δ和(he)ψ值也(ye)隨著變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)。所以(yi)，一旦(dan)Δ和(he)ψ是(shi)常(chang)數(shu)值時(shi)(shi)(shi)，即(ji)認(ren)為(wei)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)膜已去除(chu)。

  該鋼的(de)陰極還(huan)原(yuan)時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不銹鋼在10%硫酸(suan)溶液中經(jing)陰極還(huan)原(yuan)，測得無膜的(de)光學常數是(shi)n1=2.163-3.006i。10%硫酸(suan)溶液的(de)折射系(xi)數為no=1.346。

  在不(bu)同硫(liu)酸濃(nong)度(du)(du)溶液(ye)中鈍化(hua)膜的(de)厚度(du)(du)，如圖(tu)6-19所示，隨(sui)著硫(liu)酸溶液(ye)濃(nong)度(du)(du)的(de)增加（10%~30%),鈍化(hua)膜的(de)厚度(du)(du)相應變薄。

2. 在恒定電(dian)位下(xia)橢圓儀參數(shu)Δ和(he)y時(shi)間函數(shu)曲線的規律(lv)

  圖6-20為(wei)試樣在10%硫酸中(zhong)，橢圓(yuan)(yuan)儀參(can)數Δ和(he)ψ作為(wei)時(shi)(shi)間(jian)的函數曲線(xian)圖。從橢圓(yuan)(yuan)參(can)數可以(yi)看出，在10%濃(nong)度的硫酸溶液中(zhong)，無膜(mo)鋼的表(biao)面(mian)上先生成(cheng)一(yi)層鈍化(hua)膜(mo)，隨即(ji)該鈍化(hua)膜(mo)按對(dui)數規律成(cheng)長(chang)，這說明鈍化(hua)膜(mo)的性質已改變，膜(mo)的組分(fen)也已改變，這是由于(yu)微量(liang)合金元(yuan)(yuan)素的富(fu)(fu)集(ji)所致的。因(yin)為(wei)在剛開始富(fu)(fu)集(ji)時(shi)(shi)，表(biao)面(mian)膜(mo)內富(fu)(fu)集(ji)的合金元(yuan)(yuan)素成(cheng)分(fen)較(jiao)少，隨著時(shi)(shi)間(jian)的增長(chang)，富(fu)(fu)集(ji)量(liang)越(yue)來越(yue)多，一(yi)旦富(fu)(fu)集(ji)到(dao)一(yi)定的量(liang)時(shi)(shi)，導(dao)致橢圓(yuan)(yuan)參(can)數發生突變。

   圖(tu)6-21、圖(tu)6-22、圖(tu)6-23所示(shi)為(wei)試樣在(zai)10%硫(liu)酸(suan)(suan)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)，恒(heng)定(ding)電(dian)位(wei)分別在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，參(can)數Δ和(he)φ作為(wei)時(shi)間(jian)的(de)(de)函數曲(qu)線。在(zai)10%度的(de)(de)硫(liu)酸(suan)(suan)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)，恒(heng)電(dian)位(wei)儀分別控制在(zai)-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)，橢圓參(can)數隨(sui)著時(shi)間(jian)變化(hua)的(de)(de)規(gui)律(lv)表明(ming)(ming)，鈍化(hua)膜(mo)成長(chang)的(de)(de)動(dong)力是循(xun)著對數規(gui)律(lv)的(de)(de)，并由(you)曲(qu)線的(de)(de)斜率(lv)(lv)可(ke)知鈍化(hua)速(su)率(lv)(lv)r1和(he)溶(rong)解速(su)率(lv)(lv)r2的(de)(de)差異。由(you)圖(tu)6-21可(ke)知，將電(dian)位(wei)控制在(zai) -20mV時(shi)，鈍化(hua)膜(mo)成長(chang)的(de)(de)動(dong)力循(xun)著對數規(gui)律(lv)緩慢的(de)(de)增(zeng)厚(hou)。這意味著在(zai)該電(dian)位(wei)下，鈍化(hua)速(su)率(lv)(lv)r1略大于(yu)溶(rong)解速(su)率(lv)(lv)r2。而將電(dian)位(wei)恒(heng)定(ding)在(zai)＋350mV時(shi)，鈍化(hua)膜(mo)成長(chang)的(de)(de)曲(qu)線越陡，見(jian)圖(tu)6-22。這說明(ming)(ming)鈍化(hua)速(su)率(lv)(lv)r1遠(yuan)遠(yuan)大于(yu)溶(rong)解速(su)率(lv)(lv)r2。由(you)圖(tu)6-24可(ke)知，＋350mV正(zheng)處(chu)于(yu)穩定(ding)鈍化(hua)區。

  從圖 6-20 、圖 6-21 、圖 6-22、圖 6-23 的(de)曲線(xian)上(shang)判斷(duan)，由(you)于(yu)微量合金元素的(de)富集，不銹鋼具(ju)有(you)雙層(ceng)氧(yang)化膜結(jie)構。

  由橢圓術和電化(hua)學相結合(he)的(de)方法(fa)研究表明，該鋼在硫酸溶液中，在不同(tong)的(de)電位下(xia)皆有(you)自鈍化(hua)性，而且能夠生(sheng)成致密完整的(de)鈍化(hua)層，具有(you)優(you)異的(de)保護性。

  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%硫酸溶(rong)液中(zhong)的(de)腐蝕速(su)率為(wei)0.30g/(㎡·h)。該不銹鋼在硫酸工程(cheng)上實(shi)際應用中(zhong)有優良的(de)抗(kang)蝕性(xing)。