目前不銹鋼鈍化膜研究進展狀況

  不銹鋼良好的耐蝕性能源于其表面有一層鈍化膜，膜的厚度非常薄，一般在10nm以下，但這層非常薄的膜卻能確保不銹鋼在多數(shù)情況下不“生銹”，鈍化膜的存在使得陽極溶解速率降至很低，從而導(dǎo)致鈍化現(xiàn)象的出現(xiàn)。目前為止關(guān)于鈍化機理的研究還在繼續(xù)，還沒有一個科學(xué)界公認的鈍化理論能夠解釋所有鈍化現(xiàn)象，其中比較有代表性的是成相膜理論和吸附理論。

1. 成相膜理論

    該理論認為，金屬溶解時可以生成致密的、連續(xù)的與基體金屬結(jié)合牢固的固態(tài)產(chǎn)物，稱為鈍化膜，這層膜可以從空間上分隔金屬表面和溶液介質(zhì)，顯著降低金屬的溶解速率。實驗研究中已通過一些分析技術(shù)例如橢圓偏振儀、X射線衍射儀（XRD）、X射線光電子（XRD）、二次電子質(zhì)譜儀（SIMS）、輝光放電光譜儀（GDOES）等對鈍化膜的成分、結(jié)構(gòu)及厚度展開了廣泛的研究，為成相膜理論提供了實驗依據(jù)。研究表明，一般鈍化膜的厚度在1-10 nm之間，且組成成分一般為金屬氧化物。

2. 吸附理論

   該理論首先由德國科學(xué)家Tamman提出，后經(jīng)過美國科學(xué)家Uhlig發(fā)展。吸附理論認為氧原子會與金屬表面的原子發(fā)生化學(xué)吸附，從而改變了金屬溶液界面性質(zhì)，金屬表面的化學(xué)結(jié)合力達到飽和，陽極溶解反應(yīng)的活化能明顯增大，導(dǎo)致金屬的腐蝕速率顯著降低。對一些金屬電極的界面電容測量實驗結(jié)果給該理論提供了實驗依據(jù)，例如在一些特定情況下，只要給每平方厘米的金屬電極通過十分之幾毫的庫倫電量就能達到發(fā)生鈍化現(xiàn)象，但是這些電量是不足已形成獨立新相層的。雖然每種理論都有部分實驗作為其理論依據(jù)，但是都不能很好的解釋所有的實驗現(xiàn)象，故此有關(guān)鈍化機理的研究在進一步深入發(fā)展。

3.鈍化膜的成分結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體特性

 根據(jù)文獻報道，不銹鋼表面鈍化膜是一種成分復(fù)雜、具有多層結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)氧化物膜，而且其組成成分和結(jié)構(gòu)也不是固定不變的，隨著不銹鋼的材料成分、溶液組成和溫度、pH、成膜電位的不同而不同[25-28]。但是通過文獻的分析可以得出，鈍化膜的成分還是具有一定的共性，主要成分是Cr2O3，這也是不銹鋼耐蝕性能的所在，同時含有Ni、Mo、Fe的少量氧化物，分別以NiO、MoO3和MoO2、Fe2O3和Fe(OH)3等形式存在。同時有研究也發(fā)現(xiàn)，在少數(shù)情況下鈍化膜中含有一些成分非常復(fù)雜的非化學(xué)計量的物質(zhì)。此外，普遍認為不銹鋼鈍化膜具有雙層或三層結(jié)構(gòu)，但具體的層數(shù)目前還沒有定論，主要和特定的成膜條件有關(guān)，但是綜合文獻研究報道分析可知，與優(yōu)良耐蝕性能有關(guān)的致密氧化物層一般在內(nèi)層。

 通常認為，不銹鋼表面的鈍化膜呈現(xiàn)出某些半導(dǎo)體特性，通過研究鈍化膜的半導(dǎo)體性能、結(jié)構(gòu)和電子傳輸性質(zhì)，可以探究鈍化膜的生長與破裂過程和機理，進一步加深對不銹鋼在耐蝕性能本質(zhì)的了解。鈍化膜表現(xiàn)出半導(dǎo)體特性主要是與其成分中的各種氧化物有關(guān)，這些氧化物中Cr2O3、MoO2、FeCr2O4、NiO通常表現(xiàn)出半導(dǎo)體特征，F(xiàn)e2O3、MoO3、FeO(OH)通常表現(xiàn)出n型半導(dǎo)體特征。