304不銹鋼由于其優良的性能，在國內外石化企業廣泛使用，但不銹鋼材料應用中因摩擦碰撞破壞表面、機械打磨不完整、表面存在雜質等因素使表面處理不好時，其耐腐蝕性能會大大降低。因此，需要對不銹鋼表面處理，而不銹鋼最主要的表面處理提高其耐腐性的方法就是鈍化。

    304不銹鋼在硝酸中鈍化，會在表面生成一層致密的鈍化膜。該鈍化膜具有動態特征，通常在有氯離子情況下，鈍化膜容易破裂產生點蝕，而在氧化劑（如O2 ）存在時能保持或修復鈍化膜，這對于延長304不銹鋼材料的使用壽命有重要的作用。

    試驗

    試樣制備

    實驗所用材料為304不銹鋼，其化學成分見表1。

    用線切割方法加工成直徑為6 mm的圓片，采用酚醛樹脂鑲嵌，環氧樹脂封裝成工作電極，將工作面用氧化鋁砂紙分別由粗到細依次打磨至400#、600#、800#、1200#，然后用丙酮清洗，經去離子水沖洗干凈并吹干，置于干燥皿中備用。

    鈍化工藝為：體積比為10%HNO3溶液，鈍化時間為15分鐘，鈍化溫度為室溫22±1℃。腐蝕溶液為質量分數3%NaCl溶液，實驗腐蝕溫度為室溫22±1℃，研究試樣電極結構如圖1。

    測試方法

    粗糙度測試采用TR100袖珍粗糙度儀，各304不銹鋼試樣表面粗糙度見表2（誤差范圍±0.02μm）。電化學測試采用荷蘭EcoChemie公司Autolab PGSTAT30電化學工作站。測量時間為2048s，采樣間隔時間為0.25s。

    表2  不同氧化鋁砂紙打磨下304不銹鋼在的表面粗糙度

    結果與討論

    動電位掃描測試

    圖2是不同粗糙度不銹鋼試樣在硝酸溶液中鈍化后的動電位掃描結果。四條不同粗糙度不銹鋼鈍化后掃描曲線走勢基本一致。

    由表3可以看出，粗糙度對不銹鋼鈍化膜形成有重要的影響，粗糙度越小的不銹鋼試樣表面，形成的鈍化膜也越致密，自腐蝕電位和點蝕點位越高，也更耐腐蝕。

    與不鈍化的304不銹鋼的點蝕電位比較（表4）。發現鈍化后的點蝕電位均有上升，不銹鋼表面的致密鈍化膜明顯提高了點蝕電位，改變了不銹鋼表面耐腐蝕特性。粗糙的不銹鋼表面改善的效果明顯，耐腐蝕性增強。

    電化學阻抗譜

    由圖3可知，鈍化后的不銹鋼，表面很穩定，不同粗糙度的試樣都是形成一容抗弧。

    表5為其等效電路分析結果，可以等效電路為Rs（RtCd ）見圖4。

    圖5為鈍化前后的不銹鋼試樣電荷轉移電阻的比較，未鈍化的不同粗糙度的不銹鋼試樣阻抗圖見圖6。不同的粗糙度試樣，鈍化形成的氧化膜也不同，粗糙度大的不銹鋼試樣，鈍化前后比較耐腐蝕性提高更加明顯。可見粗糙度對于不銹鋼鈍化膜的形成有著決定性的作用，粗糙度小的不銹鋼表面更能形成致密的、耐腐蝕的鈍化膜。

    電化學噪聲

    圖7 是四種不同粗糙度304不銹鋼在硝酸鈍化下的電化學噪聲曲線。表6為不同粗糙度304不銹鋼鈍化后噪聲曲線時域分析σV,σI和Rn值。由表可以看出，粗糙度越小的不銹鋼試樣鈍化越耐點腐蝕。

    從圖8和表7可以看出，隨著304不銹鋼鈍化試樣粗糙度從0.25 μm降到0.10 μm，KI和KV都增大，譜功率密度（PSDV、PSDI）曲線波動減小，點蝕更難發生。

    從圖9及表7可以看出，不同粗糙度鈍化的試樣表面穩定性不同，光滑試樣鈍化膜則越穩定。

    圖9 不同粗糙度304不銹鋼鈍化譜噪聲曲線

    結論

    1    表面粗糙度越小的不銹鋼鈍化，耐腐蝕性越好。

    2    不同粗糙度對鈍化膜形成有重要影響，對鈍化膜耐腐蝕性也有很重要影響。

    3    粗糙度越小的試樣表面形成的鈍化膜越耐腐蝕，不銹鋼表面形成的鈍化膜也越穩定。

    4    動電位掃描、電化學阻抗譜和電化學噪聲分析結果一致，均證明表面粗糙度對不銹鋼鈍化膜形成有著重要影響，與粗糙的不銹鋼表面相比，在光滑的不銹鋼表面上更容易形成致密的穩定的且耐腐蝕性強的氧化膜，但粗糙度越高，鈍化改善耐點蝕作用越明顯。

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責任編輯：王元

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