在(zai) Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN不銹鋼中加入微量的(de)合金元(yuan)素Nb、Zr,在(zai)硫(liu)酸溶(rong)液中有很好(hao)的(de)自(zi)鈍化(hua)性。硫(liu)酸是一種強(qiang)腐(fu)蝕(shi)性介質(zhi)，隨(sui)著(zhu)濃度和溫度的(de)不同，其腐(fu)蝕(shi)性有著(zhu)強(qiang)烈(lie)的(de)變化(hua)，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(ying)這(zhe)種變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)需(xu)要(yao)。合金(jin)元(yuan)素的(de)(de)(de)加入，合金(jin)元(yuan)素產生(sheng)的(de)(de)(de)復合效應(ying)，促(cu)進表面膜(mo)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)長(chang)，改變(bian)了(le)(le)表面膜(mo)的(de)(de)(de)性能，提高了(le)(le)耐(nai)蝕性。孔煥(huan)文等人(ren)用(yong)橢(tuo)圓術和電化(hua)學相結合的(de)(de)(de)方法對上述(shu)不(bu)銹鋼在硫酸中的(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)成(cheng)(cheng)長(chang)情況進行研(yan)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(shu)研(yan)究實驗(yan)

 a. 橢圓(yuan)偏振儀

  自動橢圓(yuan)偏(pian)振儀系氨-氖激光(guang)管，波長為6328?(1A=10-10m),入射角選用70°(可調(diao)節）。用微機控(kong)制P、A兩臺步進馬達(da)帶(dai)動起偏(pian)器(qi)和(he)檢偏(pian)器(qi)，找出(chu)最佳的消光(guang)狀態。其步驟是固定(ding)A,轉動P,找到(dao)光(guang)強最小點，找到(dao)后，固定(ding)P,再轉動A，如(ru)此反復進行，直(zhi)到(dao)A、P均處(chu)于使(shi)光(guang)強最小的位(wei)置(zhi)。圖6-18為橢圓(yuan)偏(pian)振儀自動化(hua)裝(zhuang)置(zhi)示(shi)意圖。

 b. 電解池

  電(dian)解池(chi)(chi)用有(you)機玻璃制成，在入(ru)射光(guang)和反射光(guang)的通道部(bu)分(fen)，鑲嵌著 3cm 石英(ying)玻璃圓片。電(dian)解池(chi)(chi)蓋上開有(you)4個(ge)孔(kong)。工作電(dian)極(ji)（試樣）、輔助電(dian)極(ji)（鉑(bo)）和參比電(dian)極(ji)（飽和甘汞(gong)電(dian)極(ji)）均由孔(kong)引出，輔助電(dian)極(ji)為(wei)環形鉑(bo)絲，置于(yu)電(dian)解池(chi)(chi)底部(bu)，一孔(kong)通入(ru)純氬，以驅(qu)除溶液(ye)里的氧(yang)。

c. 試樣

  15mm的(de)不銹鋼棒(bang)成1~1.5mm厚的(de)薄片，焊接一根螺旋(xuan)式(shi)的(de)銅絲，用(yong)聚氯(lv)乙烯加(jia)熱熔化進行鑲嵌，從側面(mian)引出(chu)銅絲，再(zai)裝(zhuang)上塑料(liao)套(tao)管，套(tao)管和聚氯(lv)乙烯聯結處用(yong)膠黏(nian)劑涂(tu)封，干后(hou)將試樣(yang)表(biao)面(mian)拋光，至光潔度(du)為 Ra 0.4μm ，用(yong)去離子水及酒精沖(chong)洗待用(yong)。

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

 d. 溶液

 用分析純硫(liu)酸和去離子水配成10%(質(zhi)量(liang)分數）、20%(質(zhi)量(liang)分數）、30%(質(zhi)量(liang)分數）濃(nong)度(du)的(de)硫(liu)酸溶液，依次將溶液移入電(dian)解池內，通(tong)入純氬氣，趕走溶液里的(de)氧氣，操(cao)作(zuo)在(zai)室溫下進行。

 e. 用陰極還(huan)原(yuan)法除去試(shi)樣(yang)表面的氧(yang)化膜

  在(zai)(zai)自腐蝕電位負移400mV,通過橢(tuo)圓儀進行消(xiao)光觀察(cha)。在(zai)(zai)一(yi)定的(de)間隔時(shi)(shi)間內，測(ce)定橢(tuo)圓儀參數(shu)Δ和(he)(he)ψ值，Δ和(he)(he)ψ作(zuo)為(wei)時(shi)(shi)間的(de)函數(shu)，直(zhi)到Δ和(he)(he)φ值基本上(shang)不再變(bian)化(hua)，這時(shi)(shi)可(ke)認為(wei)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)已去除，求出基體金屬(shu)(shu)的(de)光學(xue)常(chang)數(shu)。因為(wei)，一(yi)種金屬(shu)(shu)的(de)光學(xue)常(chang)數(shu)只有一(yi)個，當氧(yang)化(hua)物被還原時(shi)(shi)，鈍化(hua)層相應的(de)更薄，而(er)Δ和(he)(he)ψ值也隨(sui)著變(bian)化(hua)。所(suo)以(yi)，一(yi)旦(dan)Δ和(he)(he)ψ是常(chang)數(shu)值時(shi)(shi)，即認為(wei)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)已去除。

  該鋼的陰極還原時間約30min。Cr20Ni25Mo3Cu3NbZrN 不(bu)銹鋼在10%硫酸溶液中經陰極還原，測得無膜的光(guang)學常數(shu)是n1=2.163-3.006i。10%硫酸溶液的折射系數(shu)為no=1.346。

  在不同硫(liu)酸濃度溶(rong)液中(zhong)鈍化(hua)(hua)膜(mo)的(de)厚度，如圖6-19所示，隨著(zhu)硫(liu)酸溶(rong)液濃度的(de)增(zeng)加（10%~30%),鈍化(hua)(hua)膜(mo)的(de)厚度相應變薄(bo)。

2. 在恒(heng)定(ding)電(dian)位下橢圓儀參數Δ和y時間(jian)函數曲線(xian)的規律(lv)

  圖6-20為試樣在(zai)10%硫酸中(zhong)，橢(tuo)圓儀參數Δ和ψ作為時(shi)間的(de)(de)(de)函數曲線圖。從橢(tuo)圓參數可以看出，在(zai)10%濃度的(de)(de)(de)硫酸溶液中(zhong)，無膜(mo)(mo)(mo)(mo)鋼的(de)(de)(de)表面(mian)上先生成(cheng)一層鈍(dun)(dun)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)，隨即該鈍(dun)(dun)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)按對數規律成(cheng)長，這(zhe)說(shuo)明鈍(dun)(dun)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)性質(zhi)已(yi)改(gai)變(bian)(bian)，膜(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)組分也已(yi)改(gai)變(bian)(bian)，這(zhe)是由于微量合金元(yuan)素的(de)(de)(de)富集所致的(de)(de)(de)。因為在(zai)剛(gang)開始富集時(shi)，表面(mian)膜(mo)(mo)(mo)(mo)內(nei)富集的(de)(de)(de)合金元(yuan)素成(cheng)分較少(shao)，隨著時(shi)間的(de)(de)(de)增長，富集量越來越多，一旦(dan)富集到(dao)一定的(de)(de)(de)量時(shi)，導致橢(tuo)圓參數發生突(tu)變(bian)(bian)。

   圖(tu)(tu)6-21、圖(tu)(tu)6-22、圖(tu)(tu)6-23所示為試樣在10%硫酸(suan)溶液中，恒(heng)(heng)(heng)定電位分別在-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)，參數(shu)Δ和φ作為時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)函數(shu)曲線(xian)。在10%度的(de)(de)(de)(de)硫酸(suan)溶液中，恒(heng)(heng)(heng)電位儀(yi)分別控制在-20mV、＋350mV、＋900mV時(shi)(shi)，橢(tuo)圓(yuan)參數(shu)隨著(zhu)(zhu)時(shi)(shi)間(jian)變化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)規律表明，鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜成(cheng)長的(de)(de)(de)(de)動(dong)力是循著(zhu)(zhu)對數(shu)規律的(de)(de)(de)(de)，并(bing)由(you)曲線(xian)的(de)(de)(de)(de)斜率(lv)(lv)可(ke)知(zhi)(zhi)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)速(su)率(lv)(lv)r1和溶解速(su)率(lv)(lv)r2的(de)(de)(de)(de)差異(yi)。由(you)圖(tu)(tu)6-21可(ke)知(zhi)(zhi)，將電位控制在 -20mV時(shi)(shi)，鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜成(cheng)長的(de)(de)(de)(de)動(dong)力循著(zhu)(zhu)對數(shu)規律緩慢的(de)(de)(de)(de)增厚(hou)。這意味(wei)著(zhu)(zhu)在該電位下，鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)速(su)率(lv)(lv)r1略大(da)于溶解速(su)率(lv)(lv)r2。而將電位恒(heng)(heng)(heng)定在＋350mV時(shi)(shi)，鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜成(cheng)長的(de)(de)(de)(de)曲線(xian)越陡(dou)，見圖(tu)(tu)6-22。這說明鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)速(su)率(lv)(lv)r1遠遠大(da)于溶解速(su)率(lv)(lv)r2。由(you)圖(tu)(tu)6-24可(ke)知(zhi)(zhi)，＋350mV正處于穩(wen)定鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)區。

  從圖 6-20 、圖 6-21 、圖 6-22、圖 6-23 的曲線上(shang)判斷，由于微(wei)量(liang)合(he)金元素的富集，不銹鋼具有雙層(ceng)氧化膜結(jie)構。

  由橢圓術和電化(hua)(hua)學(xue)相結合的(de)方法研究(jiu)表明，該鋼(gang)在(zai)硫(liu)酸(suan)溶(rong)液中，在(zai)不同的(de)電位(wei)下皆有自鈍(dun)化(hua)(hua)性(xing)，而且能夠生成致密完整的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)層(ceng)，具有優(you)異的(de)保護性(xing)。

  用(yong)失重法的實(shi)驗結果如下，兩者的結果甚為吻合。10%硫酸(suan)(suan)溶液中(zhong)的腐(fu)蝕速率為0.30g/(㎡·h)。該不銹鋼在硫酸(suan)(suan)工程上實(shi)際應(ying)用(yong)中(zhong)有優良(liang)的抗蝕性。