不锈钢表面钝化膜特性的研究进展

金属钝化膜的研究已从宏观研究进展到结构和组成等微观研究阶段.通过不锈钢表面自发形成的薄而稳定的钝化膜主要由金属氧化物组成.钝化膜的厚度由不锈钢的成分、溶液pH值、电位、电解液和温度等因素决定,一般不超过10 nm.综述了不锈钢表面钝化膜的厚度、组织和结构,钝化膜的形成和生长机理、半导体性能和耐蚀性,讨论了纳米结构对不锈钢钝化膜性能的影响.当前研究重点是开发高强度和耐磨性、更好耐蚀性的新型不锈钢,而采用纳米技术是有效途径之一.     

不锈钢去膜表面在氯化镁溶液中的钝化过程

采用划破电极技术,研究了不锈钢去膜表面在氯化镁溶液中的钝化过程。不锈钢在氯化镁溶液(14%,80℃)中钝化时的真实电流衰减规律为:
i(t)=C₁exp(-a₁t)+C₂exp(-a₂t)
式中第一项反映吸附膜生长速度,第二项反映氧化膜生长速度。不锈钢去膜表面在氯化镁溶液中钝化时膜成长的规律符合高电场离子传导的膜生长机理。     

铸造高硅不锈钢在浓硫酸介质中的钝化膜研究

采用表面分析技术，研究了铸造高硅不锈钢在９８％Ｈ２ＳＯ４、０℃介质中，表面膜中元素分布及腐蚀行为与其元素所处价态的关系。试验结果表明，高硅不锈钢在浓硫酸中，表面膜因抗蚀作用不同可分为三层，表面层、中间层和过渡层。表面层及中间层都具有抗腐蚀能力，可阻挡介质对不锈钢基体的浸蚀，中间层中富集硅和铬，主要以ＳｉＯ２和Ｃｒ２Ｏ３形式存在。而镍富集在过渡层中，可进一步提高膜的稳定性。     

409L铁素体不锈钢的表面钝化膜性能

用辉光光谱仪(GDS)、扫描电镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(XPS)分析了经20%HNO₃、58℃0～60 min钝化的409L冷轧不锈钢(%:0.017C、11.50Cr、0.17Ti)表面钝化膜的性能,并通过盐雾试验得出钝化膜厚度对耐蚀性的影响。结果表明,当钝化时间为10 min时,钝化膜厚度达到最大值48 nm;当钝化时间为3 min时,钝化膜厚度为40 nm,试样表面氮化物完全被钝化膜覆盖,膜中Cr的氧化物含量最多,耐蚀性最好。     

氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响

利用电化学实验方法和纳米力学探针技术,通过测量载荷-位移关系曲线,研究了氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响。结果表明:随氢含量的增加,不锈钢钝化膜的临界破裂载荷降低,位移偏移量减小,氢导致钝化膜的径向抗拉强度(应力)和弹性模量降低,钝化膜随氢含量的增加而逐渐软化。

     

316L不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质

通过电化学阻抗方法测量316L不锈钢在25~85℃的醋酸溶液中的EIS曲线和Mott-Schottky曲线,并测量各温度点下的循环伏安曲线,研究了钝化膜的电化学性质.研究结果表明:在醋酸溶液中的阻抗谱表明316L不锈钢在25~85℃温度范围内均能形成稳定的钝化膜,随温度升高极化阻力下降而界面电容增大.温度对于316L不锈钢钝化膜的半导体本征性质没有根本的影响:在-0.5~0.1V电位区间内钝化膜呈p型半导体特征;在0.1~0.9V电位区间内钝化膜呈n型半导体特征;在0.9~1.1V电位区间内钝化膜呈p型半导体特征.钝化膜的循环伏安曲线显示当温度低于55℃时,钝化膜结构比较稳定;当温度为55℃时,钝化膜稳定性趋向恶化;当温度超过55℃时,钝化膜稳定性下降.     

超级13Cr不锈钢的钝化膜耐蚀性与半导体特性

利用极化曲线和Mott-Schottky曲线,研究了超级13Cr马氏体不锈钢在100、130、150和170℃且含CO2和Cl^-的腐蚀介质中浸泡7 d所形成的钝化膜的电化学行为和半导体性质.同时应用光电子能谱表面分析技术分析了超级13Cr钝化膜中的元素价态.结果表明,超级13Cr马氏体不锈钢经腐蚀过后形成的钝化膜表层中Mo和Ni以各自硫化物的形式富集,而Cr以Cr的氧化物的形式富集.在100℃和130℃形成的钝化膜具有良好的耐蚀性,而在150℃和170℃形成的钝化膜耐蚀性下降.产生这种现象的原因与表面钝化膜的半导体性能密切相关,在100℃和130℃中形成的钝化膜具有双极性n-p型半导体特征,且随着温度升高掺杂数量增多,而150℃和170℃介质中形成的钝化膜为p型半导体,故随着温度升高,超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能下降.     

不锈钢的酸洗和钝化

不锈钢的性能是通过特有的合金成分获得的，其中铬起着主导作用。铬同氧结合形成一层极薄的、坚硬无比的氧化铬薄膜，这层薄膜保护着底层的不锈钢。在存在氧化铬薄膜的情况下，我们称金属处于钝态，不锈钢具有耐腐蚀的性能。因此，不锈钢的耐腐蚀性归结于在同空气接触时自然形成耐腐蚀氧化层的能力。     

含铜不锈钢在尿液中的钝化膜分析及铜离子的溶出

通过X射线光电子能谱分析技术,探索含铜不锈钢(316L-Cu)与人体尿液接触后钝化膜厚度及表面元素状态变化,研究在人体尿液中含铜不锈钢的铜离子释放机理和化学反应.研究结果表明:含铜不锈钢表面由于吸附尿液中的无机盐等成分,形成Cr₂O₃和N, P等化合物混合的"调节膜",且"调节膜"厚度小于316L不锈钢表面形成的膜;含铜不锈钢中的铜以离子形式溶出,且基体中的铜不断发生氧化还原反应,促进铜离子的释放,进而赋予材料持久的生物功能性.     

316L不锈钢在含氯高温醋酸溶液中的自钝化行为

研究了316L不锈钢在85℃,含0.2% KCl的60%醋酸溶液中的自钝化行为.通过测试试样的恒电流阴极极化曲线,以及恒电流阴极极化后开路电位随时间的变化曲线,提出了316L不锈钢钝化膜的结构模型.该模型认为316L不锈钢钝化膜由三层构成:最外层主要是由Fe的氧化物以及少量Cr的氧化物组成;第二层主要是Cr的氧化物,含有少量Fe,Mo和Ni的氧化物;最底层主要是Mo,Ni的氧化物和少量的Fe原子.研究发现:316L不锈钢在实验醋酸溶液中,经10mA阴极电流极化15min后钝化膜生长参数γ最大,而经0.45mA阴极电流极化30min后钝化膜生长参数γ最小;316L不锈钢在实验醋酸溶液中,经10mA阴极电流极化30min后,自钝化电位最小,而经1mA阴极电流极化15min后,自钝化电位最大.钝化膜结构模型能很好地解释316L不锈钢在实验醋酸溶液中的上述电化学行为.     

纯镍钝化膜的电化学性能

为了搞清镍的钝化行为,本文用极化曲线法及交流阻抗技术,通过对纯镍在中性H₃BO₃-Na₂B₄O₇溶液及添加了K₃Fe(CN)₆/K₄Fe(CN)₆氧化-还原系溶液中的极化行为及交流阻抗特性的研究,讨论了钝化膜的电模型和电极反应。     

ZG00Cr32Ni31Mo4Cu2Nb钢钝化膜的电子能谱分析

采用ＡＥＳ俄歇电子能谱和ＸＰＳ－Ｘ光电子能谱相结合的方法,对新型ＺＧ００Ｃｒ３２Ｎｉ３１Ｍｏ４Ｃｕ２Ｎｂ钢在９５℃４０％Ｐ２Ｏ５,１％Ｈ２ＳｉＦ６,２％ＨＦ,４％Ｈ２ＳＯ４,０．０５％Ｃｌ＾－１介质中形成的钝化膜进行了分析。试验结果表明,新型钢在该介质中,形成以Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ３为主的氧化物膜,而Ｎｉ、Ｃｕ富集在膜的底部,可进一步提高膜的稳定性。     

热处理对SLM-316L不锈钢组织结构及钝化行为的影响机制

对SLM-316L不锈钢在900℃下进行不同时间的热处理,结合热处理后SLM-316L不锈钢的组织结构和腐蚀行为研究,揭示了SLM-316L不锈钢在900℃热处理过程中组织结构的演变规律以及其对钝化行为的作用机制.研究结果表明,900℃热处理时,在组织结构方面,SLM-316L不锈钢晶粒的基本形状和尺寸没有明显变化,但是随着保温时间延长,SLM-316L不锈钢中的位错和亚晶界逐渐消失,同时伴有MnS颗粒物沿晶界析出;在耐蚀性能方面,热处理对SLM-316L不锈钢的耐蚀性能产生重要影响,在含有NaCl的缓冲溶液中,SLM-316L不锈钢的点蚀电位随着保温时间延长逐渐降低,同时电化学阻抗逐渐减小;此外,在钝化膜性质方面,不同热处理时间试样上形成的钝化膜有明显差异,随着保温时间延长,SLM-316L不锈钢钝化膜的厚度逐渐减小,载流子的密度以及扩散系数变大.最后,通过构建不锈钢钝化膜能带结构和空间电荷层的理论模型,讨论了热处理对SLM-316L不锈钢钝化行为的影响机制.     

铜对铁素体以及奥氏体-铁素体双相不锈钢钝化和腐蚀行为的影响

1 前言 铜在铬镍不锈钢中的存在促进了其钝化作用。铜作为其中的阴极组分降低了阴极反应的过电压，从而使不锈钢从活化态转变到钝化态。虽然人们对于铜和其他贵金属在活化一钝化转变过程中的作用已经十分了解，但是铜对钝化膜稳定性的影响还没有得到足够的认识。[第一段]     

Fe-Cr合金的钝化膜和点蚀发展模型

本文采用AFS和FPMA以及旋转圆盘-圆环电极等方法,对三种Fe-Cr合金在3.5%NaCl溶液中的钝化和点蚀行为进行了研究,考察了铬的作用和溶解机理,并据此提出了两种点蚀发展模型。     

热镀锌钢板无铬钝化膜耐腐蚀性研究

针对某冷轧厂投产初期生产的无铬钝化热镀锌产品耐盐雾腐蚀性差的问题,从分析影响无铬钝化镀锌产品耐腐蚀性能的因素入手,优化带钢表面粗糙度、无铬钝化膜膜重、涂覆辊硬度等工艺,使热镀锌钢板无铬钝化膜的耐蚀性得到明显改善,72 h中性盐雾试验腐蚀面积≤5%的合格率达到94%以上。