不锈钢钝化膜耐蚀性与半导体特性的关联研究.pdfVIP

物理化学学报( 怎造蚤 匀怎葬曾怎藻 载怎藻遭葬燥) 740 粤糟贼葬孕澡赠泽援鄄悦澡蚤皂援杂蚤灶援熏 园园缘, 圆员(7) 740耀745 July 锈钢钝化膜耐蚀性与半导体特性的关联研究* 玉华 杜荣归 胡融刚 昌健 （厦门大学化学系，固体表面物理化学国家重点实验室，厦门 361005 ） 摘要 通过极化曲线、交流阻抗谱和钝化膜半导体特性等电化学测量，研究了经电化学阳极氧化处理的不锈 钢钝化膜在0.5 mol ·L-1 NaCl 溶液中耐蚀性能与其半导体特性的 系，进一步探索电化学改性处理不锈钢钝 化膜的耐蚀机理. 结果表明，不锈钢钝化膜在负于平带电位范围表现为p 型半导体，在高于平带电位范围表 现为n 型半导体，这主要与组成钝化膜的Fe 和Cr 氧化物半导体性质有 . 与自然条件下形成的不锈钢钝化 膜比较，发现经过电化学阳极氧化后不锈钢钝化膜具有较低的施主与受主浓度，平带电位负移，说明阴离子 - 在钝化膜表面发生吸附. 低的施主与受主浓度及钝化膜表面负电荷的增强，可有效排斥侵蚀性Cl 在钝化膜表 面的特性吸附，有利于提高不锈钢的耐局部腐蚀性能. 关键词： 不锈钢，钝化膜，耐腐蚀性，电化学阻抗谱，半导体特性 中图分类号：O646 不锈钢由于其优越的耐蚀性被广泛应用于现代 实验材料为奥氏体不锈钢板(1Cr18Ni9Ti) ，厚 社会的各个领域. 然而，在许多腐蚀性环境介质中， 度0.4 cm ，样品背面点焊引出铜导线，用环氧树脂 不锈钢的腐蚀仍经常发生，尤其易发生危害较大的 将样品包封在聚四氟乙烯套中，工作面积为1 cm伊 局部腐蚀. 深入研究不锈钢耐蚀机理，对于指导发 裕 1 cm. 试样用水磨砂纸打磨至 1200 ，然后依次用蒸 展超高耐蚀性的不锈钢新材料及表面改性 技术具 馏水、无水乙醇清洗，晾干待用. 不锈钢的表面改性 有重要意义. 不锈钢表面钝化膜的形成、破裂以及点 方法见参考文献［缘 ］，即在酸性溶液中控制不同的 蚀的发生过程包含了电子与离子的传输. 电荷的传 阳极极化电位进行电化学处理. 输是在电场驱动下发生的，而电场受钝化膜电子结 电化学测量采用三电极系统，辅助电极为铂电 构的影响，因此，钝化膜耐蚀性与其半导体电子特 极， 比电极为饱和甘汞电极(SCE) ，在AUTOLAB 性密切相 [1 3]. 有研究表明，不锈钢的耐蚀性很大程 电化学工作站上进行测试. 测量极化曲线的扫描速 度上依赖于其表面钝化膜的组成、结构及厚度等[4] ， 率为0.2 mV ·s-1. 交流阻抗测试在自然腐蚀电位下 已发展了不少先进的表面处理技术，如离子束、电子 进行，频率范围为105耀10-3 Hz ，电极等效电路的解 束、激光束等物理技术，对不锈钢钝化膜进行改性 析采用EQUIVCRT 软件. 阻抗测试过程中电解池置 处理，试图提高不锈钢的耐蚀性能. 林昌健等人[5 6] 于屏蔽箱中. 在电容测量实验中，电位扫描速率为5 -1 3 提出了一种可大幅度提高不锈钢耐蚀性的电化学表 mV ·s ，频率设为10 Hz ，未处理样品的电位扫描 面处理技术，初步解释不锈钢改性钝化膜具有优异耐 范围为-0.7~0.25 V ，电化学处理样品的电位扫描范 蚀性的原因. 本文主要侧重应用极化曲线、交流阻抗 围为-0.7~0.5 V. 试验溶液为0.5 mol ·L-1 NaCl 溶液. 和电容测量电化学方法，研究电化学改性不锈钢钝 化膜的耐蚀机理，试图从钝化膜