不锈钢钝化膜

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不锈钢的抗腐蚀陛能主要是由于表面覆盖着一层极薄的(约1nm)致密的钝化膜，这层膜1n腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特征，不应看作腐蚀完全停止，而是形成扩散的阻挡层，使阳极反应速度大大降低。通常在有还原剂(如氯离子)情况下倾向于破坏膜，而在氧化剂(如空气)存在时能保持或修复膜。
不锈钢工件放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善。通常先要进行彻底清洗，包括碱洗与酸洗，再用氧化剂钝化，才能保证钝化膜的完整性与稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件，保证形成优质的钝化膜。因为通过酸洗使不锈钢表面平均有10μm厚一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡，一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除掉了。但更重要的是，通过酸洗钝化，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在不锈钢表面富集，这种富铬钝化膜的电位可达+1．0V(SCE)，接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。不同的钝化处理也会影响膜的成分与结构，从而影响不锈性，如通过电化学改性处理，可使钝化膜具有多层结构，在阻挡层形成CrO3或Cr2O3，或形成玻璃态的氧化膜，使不锈钢能发挥最大的耐蚀性。
国内外学者对不锈钢钝化膜的生成进行了大量研究。以近几年北京科大对316L钢钝化膜光电子能谱 (xps)研究为例作简述[1]。不锈钢钝化是表面层由于某种原因溶解与水分子的吸附，在氧化剂的催化作用下，形成氧化物与氢氧化物，并与组成不锈钢的cr、 Ni、Mo元素发生转换反应，最终形成稳定的成相膜，阻止了膜的破坏与腐蚀的发生。其反应历程为：
' m- [; v! v- H8 jFe?H20+O*≈[FeOH?O*]ad+H++e
' s. H+ A3 t$ Q8 s& h4 W2 Q$ V[FeOH?O*]ad≈[FeO?O*]ad+H++e
3 b) U. Q% }$ e4 C( z$ L: a  g[FeO?O*]ad+H2O≈FeOOH+O*十H++e
, x! s- y; {+ T( N& ^* k% T# T9 U5 N[FeO?O*]ad≈FeO+O*
FeOOH+Cr+H2O≈CrOOH+Fe?H20
" v! u% m' @* p" X0 j2FeOOH≈Fe203+H20
2CrOOH≈Cr203+H20
MO+3FeO+3H2O≈MOO3+3Fe?H2O
$ b! Q$ a5 @( }& g" h0 ?' c0 j& |Ni+FeO+2H20≈NiO+Fe?H20
( @" j. X1 `9 e(其中Os表示钝化过程中的催化剂，且在钝化迪陧中浓度不变，ad表示吸附中间体。)

roger999

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