论文部分内容阅读
本文主要以半导体电化学和腐蚀电化学原理为基础,采用电化学测试方法、SEM及Mott-Schottky法,对含W(No.1)和不含W(No.2)的两种超级马氏体不锈钢的腐蚀和钝化行为进行研究。分析了No.1和No.2超级马氏体不锈钢在不同pH、不同Cl-浓度、不同温度条件下的耐点蚀性能和钝化性能。在3.5%NaCl不同pH(1~4)溶液中,No.1和No.2试样都发生了点蚀,随pH值的升高点蚀电位升高,维钝电流密度下降,在开路电位下和-0.1V下得到的电化学阻抗谱有相似的规律,交流阻抗的容抗弧随pH值的增大而增大,即阻抗值增大,且在-0.1V条件下极化1小时后的阻抗高于开路电位下的阻抗。说明No.1和No.2试样在3.5%NaCl溶液中耐蚀性能随pH值的升高而增强,在高电位下极化所得的钝化膜具有更高的稳定性和保护性。对两种试样在pH为1和4的溶液中浸泡72h进行分析,发现在pH为1时,No.1和No.2试样的表面的钝化膜形成和溶解过程很快,且不稳定,致使形成的钝化膜表面不均匀,稳定性差,对基体的保护性差。而在pH为4时,No.1和No.2试样表面形成的钝化膜的交流阻抗在36h后就没有太大的变化,说明此时表面形成的钝化膜表面均匀,稳定性好,对基体保护作用好。对No.1和No.2试样在-O.1V和-0.2V下进行Mott-Schottky曲线分析,在低于平带电位下两种试样表面的钝化膜呈p型半导体,且在pH为1和2时p型半导体斜率明显高于其他条件,说明钝化膜中Cr氧化物含量比较高。在高于平带电位两种试样表面形成的钝化膜呈n型半导体,且随pH升高,斜率升高,说明随pH升高两种试样表面的钝化膜中缺陷密度减少,钝化膜中Fe氧化物含量升高,钝化膜稳定性更高。在不同Cl-(0%、3.5%、5%、7%)溶液中,从极化曲线可以看出No.1和No.2试样在不含Cl-的溶液中不会自发发生点蚀,而在含Cl-的溶液都自发发生了点蚀,随Cl-浓度升高No.1和No.2试样的耐蚀性能降低。No.1和No.2试样在开路电位下的交流阻抗有相似的规律,随C1-的增加交流阻抗的容抗弧减小,即阻抗值减小,说明试样表面的钝化膜随C1-的升高而变得疏松多孔,完整性较差,保护性降低。对No.1和No.2试样在Cl-为0%和5%的溶液中浸泡24h进行分析,发现No.1和No.2试样在0%Cl-溶液中3h后的交流阻抗就趋于稳定,而在5%Cl-溶液中则要在9h后才相对稳定,且在9h后有逐渐增加的趋势,说明在不含C1-溶液中,两种试样表面形成较稳定的钝化膜所需时间较短。两种试样在5%Cl-溶液中获得的阻抗远远低于在0%Cl-溶液中获得的阻抗,说明有Cl-的存在使得试样表面的钝化膜疏松且多孔,保护性能降低。对两种试样在-0.1V下进行Mott-Schottky曲线分析,No.1和No.2试样在不同Cl-溶液中形成的钝化膜主要呈n型半导体特性,且随Cl-浓度增大,缺陷密度增大,钝化膜的保护性降低。在3.5%NaCl溶液中不同温度(25℃、40℃、60℃)条件下,从极化曲线上看,No.1和No.2试样都发生了点蚀,随温度升高耐点蚀能力下降。No.1和No.2试样在开路电位下测得的交流阻抗有相似的规律,随温度升高全阻抗减小。说明温度升高加速了试样表面的腐蚀,试样表面钝化膜薄且不均匀,保护性降低。