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采用自行设计研制的LDL-50型直流脉冲等离子氮化设备,对316不锈钢进行活性屏离子渗氮改性。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析改性前后316不锈钢的表面相结构、成分和形貌;利用显微硬度计研究渗氮前后316不锈钢的硬度变化;通过阳极极化曲线,电化学交流阻抗谱以及Mott-Schottky曲线的测试,研究了渗氮改性前后316不锈钢在3.5% NaCl溶液中的自钝化及钝化膜的半导体特性,进一步探索了γN改性层钝化膜的耐蚀性机理。研究结果表明:当气压一定时,随着渗氮温度升高,合金表面氮含量增加,在500 Pa下,由400℃的4.15 at%升高到450℃的24.72 at%;当温度一定时,对样品施加250 V负偏压,可显著增加γN层的厚度,提高改性层的均匀性和致密性。直流脉冲等离子体源活性屏渗氮改性316不锈钢的最佳工艺参数为250 V负偏压作用下450℃,500 Pa,渗氮6 h。γN改性层的厚度13μm,平均硬度达HV0.1N 1.39GPa,比316不锈钢提高了五倍。改性前后316不锈钢在3.5% NaCl溶液中均能实现自钝化,但316不锈钢钝化膜在200 mV时发生点蚀击穿,γN改性层无点蚀出现,随着浸泡时间的延长,γN改性层EIS图谱中的容抗弧直径增大,相位角平台变宽,高度增加,浸泡3 h时,低频端的“峰”变平,相位角接近90°,说明γN改性层钝化膜的致密性远优于316不锈钢。从Mott-Schottky曲线可知,改性前后316不锈钢的钝化膜在负于平带电位范围内表现为p型半导体,在高于平带电位范围内表现为n型半导体,说明钝化膜层由两部分组成,内层为Cr2O3,外层为Fe2O3;与316不锈钢相比,γN改性层钝化膜的空间电荷层电容、厚度、施主浓度及受主浓度均降低了一个数量级,施主平带电位负移,氧扩散系数提高了近一个数量级,说明钝化膜的内部缺陷降低、电容特性增大、氧化性增强、保护能力提高。