在光波、超声波作用下对奥氏体和铁素体不锈钢钝化膜电化学性能的研究
目前，不锈钢主要以其耐腐蚀性为特征进行研究与应用，而耐腐蚀性主要是靠不锈钢表面一层很薄的氧化膜（一般不超过10nm）即钝化膜作用，同时不锈钢钝化膜具有半导体电子结构特性，但这方面的研究应用比较少且有待进一步探索，现在已有研究在光照下的氧化物薄膜的光电效应以及在光照下钝化膜的光电化学特性，如氧化钒薄膜在可见光照射下呈现出光电效应，也有研究超声空化对钝化膜半导体特性的影响，而超声空化过程中有热效应，故温度也会影响它的电子特性，其实无论是光照还是超声波或者温度热能，它们都是能量的不同形式，研究它们对不锈钢钝化膜半导体特性的作用机理意义深远，同时这也对扩展不锈钢钝化膜的应用范围，探索发现新型吸声材料与光伏材料意义重大。 本论文以腐蚀电化学原理及半导体理论为基础，主要使用动电位极化曲线、交流阻抗谱(EIS)和电容电位法(Mott-Schottky)等电化学研究方法，对SUS304奥氏体不锈钢与SUS430铁素体不锈钢钝化膜在超声波与光照条件下的腐蚀性能与半导体性质进行了研究，最后还考察了温度对这两种不锈钢钝化膜性能的影响。通过一系列的实验可以得出以下的结论: (1)与暗态下相比，光照使SUS304奥氏体不锈钢与SUS430铁素体不锈钢钝化膜表面加剧了腐蚀，抗光照腐蚀敏感性下降，但是SUS304奥氏体不锈钢比SUS430铁素体不锈钢表现出更好的耐光照腐蚀性，造成这种结果的本质原因是由于光波对这两种不锈钢在中性溶液体系形成的钝化膜的半导体电子分布性质是有作用的，具体是不锈钢钝化膜吸收合适的光能发生光电效应并产生相应的光电子跃迁促使载流子浓度变化，这种认识也给未来发现新的耐腐蚀光伏材料提供了理论依据。 (2)在超声波作用下，使得SUS304奥氏体不锈钢与SUS430铁素体不锈钢在3.5％Nacl，1mol/L HCL，3％KOH溶液的不同体系中形成钝化膜空化腐蚀明显加剧，抗空化腐蚀敏感性下降，同时也同样得出SUS304奥氏体不锈钢比SUS430铁素体不锈钢表现出更好的耐空化性，造成这种现象的本质机理是由于超声波影响下，膜内电子分布结构发生了变化，具体是由于不锈钢钝化膜吸收合适的超声波能发生相应的声电子跃迁促使载流子重新分布的原因，同样这样的探索认识也为研究发现新的耐腐蚀吸声材料开辟了新的途径。 (3)在本实验温度20～80℃范围下，SUS304与SUS430不锈钢在1mol/L的NaHCO3溶液中形成的钝化膜腐蚀性随温度的升高而加剧，并且SUS304比SUS430更耐腐蚀，原因为在温度这种热能作用下，钝化膜内的电子吸收合适的热能而跃迁，同时钝化膜半导体电子结构的费米能级正移使能级差减小而最终造成以氧空位为主要点缺陷的浓度增大，即施主载流子浓度变大。
光照作用;超声波作用;奥氏体不锈钢;铁素体不锈钢;钝化膜;电化学性能
太原理工大学
硕士
冶金工程
王保成
2015
中文
TG142.71;TG174.41
86
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）