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(xiu)鋼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)不銹鋼材料的制備(bei)

將原材料：微碳鉻鐵(tie)、鉬鐵(tie)、錳(meng)鐵(tie)、鈦鐵(tie)、結(jie)晶(jing)硅、電解鎳、電解銅(tong)、工業純鐵(tie)按一定(ding)比(bi)例在中(zhong)頻感應爐內熔(rong)煉澆(jiao)鑄成試樣，出爐溫度(du)1530℃，澆(jiao)注(zhu)溫度(du)約1450℃。三種(zhong)試樣的化學成分見表(biao)6-17。

2. 高(gao)鉻鎳不銹鋼(gang)實驗方(fang)法

 對1號、2號、3號材料(liao)進行(xing)陽極(ji)極(ji)化測試，測定材料(liao)在腐蝕介質中的(de)致鈍電(dian)位(wei)、維(wei)鈍電(dian)位(wei)、維(wei)鈍電(dian)流、點蝕電(dian)位(wei)和鈍化電(dian)位(wei)范(fan)圍。

 實驗介質： 

 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(liao)在氯離子分別為200mg/L、600mg/L、1000mg/L、2000mg/L的上述(shu)介質中的致(zhi)鈍(dun)電位、維鈍(dun)電位和點蝕電位。

 采用(yong)俄歇電子能(neng)譜(pu)（AES)技(ji)術測定鈍化(hua)膜中各元素的(de)深度分(fen)布。運(yun)用(yong)X射(she)線光電子能(neng)譜(pu)（XPS)對膜中各元素的(de)氧化(hua)物組態(tai)進行分(fen)析。

3. 高鉻鎳不(bu)銹(xiu)鋼中鉻、鎳含量對(dui)合金鈍化的(de)影響

 a. 鉻(ge)含(han)量(liang)的影響

   圖6-10表示合(he)金(jin)(jin)(jin)致鈍(dun)(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)、維鈍(dun)(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)與含(han)鉻(ge)量(liang)(liang)的(de)關系(xi)。由圖6-10可見，當鉻(ge)含(han)量(liang)(liang)增(zeng)加時(shi)，陽極極化曲(qu)線的(de)致鈍(dun)(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)和維鈍(dun)(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)負移，使系(xi)統得到的(de)腐蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)高于該金(jin)(jin)(jin)屬的(de)致鈍(dun)(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)，促進了合(he)金(jin)(jin)(jin)更快地(di)進入鈍(dun)(dun)(dun)態。或(huo)者說(shuo)鉻(ge)量(liang)(liang)的(de)增(zeng)加，能使合(he)金(jin)(jin)(jin)在更低的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)就能鈍(dun)(dun)(dun)化。

 b. 鎳(nie)含量的影(ying)響

   圖6-11為合金(jin)致鈍(dun)電(dian)流密度(du)、維鈍(dun)電(dian)流密度(du)與(yu)鎳含(han)量(liang)的(de)關系。由(you)圖可(ke)見，合金(jin)在介質中的(de)致鈍(dun)電(dian)流密度(du)與(yu)維鈍(dun)電(dian)流密度(du)隨鎳量(liang)的(de)增(zeng)加而變小。

   圖6-12為合(he)金(jin)鈍化范圍(wei)與鎳含量的(de)關系。由圖6-12可見，合(he)金(jin)在(zai)介質中的(de)鈍化準圍(wei)隨鎳量的(de)增加逐漸變寬。

  電(dian)(dian)化學反應的(de)(de)陰極過(guo)(guo)程(cheng)受阻(zu)滯(zhi)的(de)(de)步驟通常認為(wei)是(shi)氫(qing)原子在(zai)電(dian)(dian)極上的(de)(de)還(huan)原過(guo)(guo)程(cheng)，氫(qing)在(zai)鎳(nie)表(biao)面反應交換電(dian)(dian)流(liu)密度較(jiao)(jiao)少，因(yin)而(er)隨著極化電(dian)(dian)位的(de)(de)增加，合(he)金(jin)的(de)(de)維鈍(dun)電(dian)(dian)流(liu)仍能維持(chi)在(zai)較(jiao)(jiao)低的(de)(de)水平，使鈍(dun)化狀態(tai)保(bao)持(chi)在(zai)較(jiao)(jiao)寬(kuan)的(de)(de)范圍內。同(tong)時鎳(nie)固(gu)溶于鈍(dun)化膜(mo)中，而(er)且被氧(yang)化的(de)(de)較(jiao)(jiao)少，從而(er)增加鈍(dun)化膜(mo)和金(jin)屬表(biao)層的(de)(de)熱(re)力(li)學穩(wen)定性。

4. 介(jie)質中氯(lv)離子和氟離子的影(ying)響

  圖6-13為氯離(li)子含(han)量(liang)對合(he)金(jin)致(zhi)(zhi)鈍電(dian)位(wei)、維鈍電(dian)位(wei)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)，圖6-14為氯離(li)子對合(he)金(jin)過鈍化電(dian)位(wei)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。由(you)圖6-13可(ke)見(jian)，在不同氯離(li)子含(han)量(liang)的(de)(de)(de)介質中，2號(hao)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)致(zhi)(zhi)鈍電(dian)位(wei)和維鈍電(dian)位(wei)基(ji)本上低于(yu)3號(hao)合(he)金(jin)。隨著鉻量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加，合(he)金(jin)更容易鈍化，說明在耐氯離(li)子腐蝕中，有足夠鉻含(han)量(liang)的(de)(de)(de)重要性。

  由圖6-14可見，在不同氯離子(zi)含(han)量的介質(zhi)中，3號合(he)金的過鈍(dun)化(hua)電(dian)位(wei)更正些表明合(he)金的鈍(dun)化(hua)穩定性更強些。

  反應介質中含有(you)氯(lv)離(li)(li)子(zi)和氟(fu)離(li)(li)子(zi)，使(shi)已經鈍(dun)化(hua)(hua)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)重新(xin)活化(hua)(hua)，除氫外，氯(lv)離(li)(li)子(zi)的(de)(de)活化(hua)(hua)能力(li)大于氟(fu)離(li)(li)子(zi)，而(er)氟(fu)離(li)(li)子(zi)又明(ming)顯增(zeng)加了氯(lv)離(li)(li)子(zi)對活化(hua)(hua)區(qu)陽極溶解的(de)(de)去極化(hua)(hua)作(zuo)用。因此，圖6-13、圖6-14所(suo)示的(de)(de)應是氯(lv)離(li)(li)子(zi)和氟(fu)離(li)(li)子(zi)共(gong)同作(zuo)用的(de)(de)結果。研究表明(ming)，增(zeng)加合(he)金(jin)(jin)(jin)中的(de)(de)鉻(ge)含量(liang)(liang)有(you)利于合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)較低(di)的(de)(de)電(dian)位(wei)就(jiu)進(jin)入(ru)鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態，更快地使(shi)合(he)金(jin)(jin)(jin)表層形成(cheng)較完(wan)整的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜，并在(zai)較低(di)的(de)(de)電(dian)位(wei)維持鈍(dun)態。從圖6-12、圖6-14的(de)(de)結果可以看出，增(zeng)加合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)鎳(nie)含量(liang)(liang)，可使(shi)3號合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)范圍更寬，過鈍(dun)化(hua)(hua)電(dian)位(wei)更正。這表明(ming)鎳(nie)在(zai)合(he)金(jin)(jin)(jin)中可以起到穩定合(he)金(jin)(jin)(jin)表層鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態的(de)(de)作(zuo)用，并有(you)助于延長發(fa)生孔蝕核的(de)(de)誘導時間(jian)。

5. 合(he)金鈍化膜的表層結構分析

  圖6-15為(wei)合(he)金鈍(dun)化(hua)膜中各元素的(de)(de)深度(du)分(fen)布曲線(xian)（AES),圖6-16為(wei)合(he)金鈍(dun)化(hua)膜表層的(de)(de)俄歇電子(zi)能譜(pu)圖（AES)。

 對鈍化(hua)膜中(zhong)各元素(su)氧化(hua)物的(de)(de)組態進行(xing)了XPS分(fen)析，并將濺射前(qian)后鈍化(hua)膜表層和基體中(zhong)氧、鐵、鉻、鎳、鉬各元素(su)的(de)(de)氧化(hua)峰(feng)及金屬峰(feng)結(jie)合(he)能與標準手冊上的(de)(de)結(jie)合(he)能進行(xing)對比。所測試到的(de)(de)各元素(su)的(de)(de)結(jie)能均采用(yong) OIs 峰(feng)進行(xing)標定，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。