高鉻鎳不銹鋼中的主要合金元素為鉻和鎳，其含量與配比對材料的綜合耐蝕性能至關重要。高鉻鎳不(bu)銹鋼(gang)常被用在濕法磷酸的生產設備上，在濕法磷酸生產工藝中，介質中含有磷礦石、硫酸、氯離子、氟離子等，工作溫度為80℃,因此，材料的腐蝕變得復雜和苛刻。該材料在這類介質中具有良好的耐蝕性能主要源于鉻和鎳的適當配合。林凡等人就高鉻鎳不銹鋼中鉻、鎳含量對腐蝕電化學特性的影響進行研究。結果表明，隨著鉻含量的增加，合金更容易鈍化；隨著鎳含量的提高，合金鈍態越穩定。高鉻鎳含量有利于合金鈍化膜的形成。

1. 高鉻鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼材料的制備

將原材料(liao)：微碳鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、鈦(tai)鐵、結晶硅(gui)、電解(jie)鎳、電解(jie)銅、工(gong)業純(chun)鐵按一定比例在中頻(pin)感應爐內熔煉澆鑄成(cheng)試樣，出爐溫(wen)度1530℃，澆注溫(wen)度約(yue)1450℃。三(san)種(zhong)試樣的化學成(cheng)分見表(biao)6-17。

2. 高(gao)鉻鎳(nie)不銹鋼實驗方法

 對(dui)1號、2號、3號材(cai)(cai)料進行陽極極化(hua)測試(shi)，測定材(cai)(cai)料在腐蝕(shi)(shi)介質中的致鈍電(dian)位(wei)、維(wei)鈍電(dian)位(wei)、維(wei)鈍電(dian)流、點蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)和鈍化(hua)電(dian)位(wei)范圍。

 實(shi)驗介質： 

 磷酸（H₃PO₄)  54%  、氟離子（F^-)  1%  、硫酸（H₂SO₄)  4%  、介質溫度  76℃  、氯離子（Cl^-)  600mg/L

 測定2號、3號材料在氯離子分別為200mg/L、600mg/L、1000mg/L、2000mg/L的(de)上(shang)述介質中的(de)致鈍(dun)電位、維(wei)鈍(dun)電位和點蝕電位。

 采用(yong)俄歇電子能譜（AES)技術測定鈍(dun)化膜中(zhong)各元(yuan)素的(de)深(shen)度分(fen)布。運(yun)用(yong)X射線光電子能譜（XPS)對膜中(zhong)各元(yuan)素的(de)氧化物組態進行(xing)分(fen)析。

3. 高鉻鎳不銹鋼(gang)中鉻、鎳含量(liang)對合金鈍化的影(ying)響

 a. 鉻含量的(de)影響

   圖(tu)6-10表示合金(jin)致鈍(dun)電(dian)(dian)位(wei)(wei)、維(wei)鈍(dun)電(dian)(dian)位(wei)(wei)與(yu)含(han)鉻(ge)量(liang)的(de)關系。由圖(tu)6-10可見，當(dang)鉻(ge)含(han)量(liang)增加(jia)時，陽極極化曲線的(de)致鈍(dun)電(dian)(dian)位(wei)(wei)和維(wei)鈍(dun)電(dian)(dian)位(wei)(wei)負(fu)移，使系統得到的(de)腐蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)高于該金(jin)屬的(de)致鈍(dun)電(dian)(dian)位(wei)(wei)，促進了合金(jin)更(geng)快地進入鈍(dun)態(tai)。或(huo)者說鉻(ge)量(liang)的(de)增加(jia)，能使合金(jin)在更(geng)低的(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)就能鈍(dun)化。

 b. 鎳(nie)含量的影響

   圖6-11為合(he)金致鈍(dun)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度、維鈍(dun)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度與鎳含(han)量的關系。由圖可見，合(he)金在介質中(zhong)的致鈍(dun)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度與維鈍(dun)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度隨(sui)鎳量的增加而(er)變(bian)小。

   圖6-12為合金鈍化范圍與鎳含量(liang)的關系。由圖6-12可(ke)見，合金在介質中的鈍化準圍隨(sui)鎳量(liang)的增加(jia)逐漸變(bian)寬。

  電(dian)(dian)化學反(fan)應(ying)的陰極(ji)過程(cheng)(cheng)受阻滯的步(bu)驟通常(chang)認為是氫(qing)原(yuan)子在(zai)電(dian)(dian)極(ji)上的還原(yuan)過程(cheng)(cheng)，氫(qing)在(zai)鎳表面(mian)反(fan)應(ying)交換電(dian)(dian)流密(mi)度較少(shao)(shao)，因而(er)隨著極(ji)化電(dian)(dian)位(wei)的增(zeng)加，合金的維鈍電(dian)(dian)流仍(reng)能維持(chi)在(zai)較低(di)的水平，使鈍化狀態保持(chi)在(zai)較寬的范圍內。同時鎳固(gu)溶(rong)于鈍化膜中，而(er)且(qie)被(bei)氧化的較少(shao)(shao)，從(cong)而(er)增(zeng)加鈍化膜和金屬表層的熱力(li)學穩定性。

4. 介質中氯(lv)離子和(he)氟(fu)離子的(de)影響(xiang)

  圖(tu)6-13為氯離(li)(li)子(zi)(zi)含量(liang)(liang)(liang)對(dui)(dui)合(he)(he)(he)金(jin)致(zhi)鈍(dun)電(dian)位(wei)、維鈍(dun)電(dian)位(wei)的影響(xiang)，圖(tu)6-14為氯離(li)(li)子(zi)(zi)對(dui)(dui)合(he)(he)(he)金(jin)過鈍(dun)化電(dian)位(wei)的影響(xiang)。由圖(tu)6-13可見，在(zai)不同氯離(li)(li)子(zi)(zi)含量(liang)(liang)(liang)的介質(zhi)中，2號合(he)(he)(he)金(jin)的致(zhi)鈍(dun)電(dian)位(wei)和維鈍(dun)電(dian)位(wei)基本上(shang)低(di)于3號合(he)(he)(he)金(jin)。隨著(zhu)鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)的增加，合(he)(he)(he)金(jin)更容易鈍(dun)化，說明在(zai)耐氯離(li)(li)子(zi)(zi)腐(fu)蝕中，有足夠鉻(ge)含量(liang)(liang)(liang)的重要性。

  由圖6-14可見，在不同氯(lv)離子(zi)含量的介質中，3號(hao)合(he)金(jin)的過鈍化電位更正些表明合(he)金(jin)的鈍化穩定性更強(qiang)些。

  反(fan)應(ying)介(jie)質中(zhong)含(han)有氯離(li)(li)子(zi)和氟離(li)(li)子(zi)，使已經(jing)鈍(dun)(dun)化(hua)的(de)(de)合(he)(he)金重新活化(hua)，除氫外(wai)，氯離(li)(li)子(zi)的(de)(de)活化(hua)能(neng)力大于(yu)氟離(li)(li)子(zi)，而氟離(li)(li)子(zi)又明(ming)顯增(zeng)(zeng)加(jia)了氯離(li)(li)子(zi)對活化(hua)區(qu)陽極溶解的(de)(de)去極化(hua)作用。因此，圖6-13、圖6-14所(suo)示的(de)(de)應(ying)是氯離(li)(li)子(zi)和氟離(li)(li)子(zi)共同作用的(de)(de)結果。研究表(biao)(biao)明(ming)，增(zeng)(zeng)加(jia)合(he)(he)金中(zhong)的(de)(de)鉻含(han)量有利于(yu)合(he)(he)金在較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)電(dian)位就進入鈍(dun)(dun)化(hua)狀態(tai)，更快地使合(he)(he)金表(biao)(biao)層形成(cheng)較(jiao)(jiao)完整的(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)，并(bing)在較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)電(dian)位維(wei)持鈍(dun)(dun)態(tai)。從(cong)圖6-12、圖6-14的(de)(de)結果可(ke)以看(kan)出，增(zeng)(zeng)加(jia)合(he)(he)金的(de)(de)鎳(nie)(nie)含(han)量，可(ke)使3號合(he)(he)金的(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)范圍更寬，過鈍(dun)(dun)化(hua)電(dian)位更正。這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)鎳(nie)(nie)在合(he)(he)金中(zhong)可(ke)以起到穩定合(he)(he)金表(biao)(biao)層鈍(dun)(dun)化(hua)狀態(tai)的(de)(de)作用，并(bing)有助于(yu)延長發生孔蝕(shi)核的(de)(de)誘導時間。

5. 合金鈍化膜(mo)的表層結構(gou)分(fen)析

  圖6-15為(wei)合金(jin)鈍(dun)化膜(mo)中各元素的(de)深度(du)分布曲(qu)線（AES),圖6-16為(wei)合金(jin)鈍(dun)化膜(mo)表層的(de)俄(e)歇電子能譜圖（AES)。

 對(dui)鈍化(hua)膜中(zhong)各元(yuan)素(su)氧化(hua)物的(de)組(zu)態進行了(le)XPS分析，并將濺射前(qian)后鈍化(hua)膜表層和(he)基體中(zhong)氧、鐵、鉻、鎳(nie)、鉬各元(yuan)素(su)的(de)氧化(hua)峰及金屬峰結合能與(yu)標(biao)準手(shou)冊上(shang)的(de)結合能進行對(dui)比。所測(ce)試到(dao)的(de)各元(yuan)素(su)的(de)結能均采用 OIs 峰進行標(biao)定，見表 6-18。

  從AES和XPS的分析結果可知，鈍化膜表層氧富集較多，其次是鉻和鐵。同時，在合金的鈍化膜表層中，鉻基本上全部氧化，以三氧化二鉻（Cr2O₃)的形式存在。鐵有部分被氧化成氧化亞鐵（FeO)和三氧化二鐵（Fe₂O₃),鉬有部分被氧化成三氧化鉬（MoO₃),而鎳只有少量被氧化成氧化鎳（NiO)。從氧的結合能可看到，鈍化膜主要是O-M-O鍵。這就使金屬與溶液界面上形成了一道屏障層。這種由O-M-O鍵組成的屏障，決定鈍化膜表面的活性點少，鈍化膜有高效的化學穩定性，不易受到破壞，而這些都與恰當的鉻、鎳匹配分不開。