钝化膜耐高温吗，不锈钢钝化膜成分
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|中国科学院金属研究所沉阳国家材料科学研究中心研究员马秀良、张波以及博士生魏欣欣等人利用过量钝化电位下的阳极极化工艺，实现了以下目标：重构构型，破坏金属表面的原子，而不破坏不锈钢的钝化膜，使不锈钢在酸中的活化时间延长达两个数量级，提高了钝化膜的稳定性，提高了不锈钢的耐腐蚀性能钢性大大提高。 2月7日，相关研究成果在线发表于《自然-通讯》（Nature Communications），标题为“Enhancedcaustic safety through crystallography Engineering of Metals”。
不锈钢表面有一层几纳米厚的钝化膜，具有很强的耐腐蚀性。钝化膜的稳定性是决定不锈钢耐腐蚀性能的重要因素，也是腐蚀领域最受关注的基础科学问题之一。 1930年，科学家发现了一个有趣的实验现象。铁表面的氧化膜在稀酸中很快溶解，不再发挥作用。然而，他们发现，如果将氧化膜从铁基体�**氩⒆频剿芰显靥迳希涂梢栽谙∷嶂斜４妗Ｕ庖皇笛橄窒蟊砻鳎趸び虢鹗艋逯涞牡缃哟ザ匝趸さ奈榷ㄐ跃哂兄匾跋臁Ｎ撕侠斫馐驼庖幌窒螅醒д哂�1962年提出了还原溶解理论，认为表面氧化膜下的铁基材料发生氧化溶解，同时氧化膜也发生还原溶解。金属基体的速率决定了氧化膜还原和溶解的速率。由于该过程的速率控制步骤发生在氧化物-金属界面，这意味着界面结构会对钝化膜的稳定性产生重大影响。长期以来，对金属钝化膜稳定性的研究主要集中在钝化膜本身的性能，而很少关注钝化膜与金属界面原子排列对稳定性的影响。钝化膜两者之间的关系尚未建立。
研究团队利用像差校正透射电子显微镜，对比了FeCr15Ni15单晶合金表面钝化膜在稀硫酸溶液中浸泡前后的断面显微图像，发现在FeCr15Ni15单晶合金表面钝化膜上观察到了直线钝化。原子尺度。我发现它正在被完成。这表明界面处发生了基体的非均相溶解，并通过实验证实了还原溶解理论的合理性。在本研究中，波状界面都是紧密堆积的{111}，这表明界面处基体的溶解具有与晶体取向相关的各向异性，并且沿该方向溶解速率最慢[111]。
基于这一实验现象，本研究采用过钝化电位下的阳极极化处理，促进界面金属的阳极溶解过程，抑制表面钝化膜的还原溶解过程，在不破坏钝化膜的情况下实现了解决。同时，重构异构接口的原子配置。在这项研究中，我们采用像差校正透射电子显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜等多尺度微观结构分析方法，发现钝化膜/基体界面处的不均匀溶解导致大量的高和低发现出现了波动。金属表面是一个以{111}面为外表面的纳米多面体，凹凸不平的基体表面覆盖有均匀连续的氧化膜（图1-2）。腐蚀性能测试表明，过钝化的单晶合金和商用304不锈钢在酸中的活化时间最多延长两个数量级，并且在盐水溶液中发生点蚀失效的可能性显着增加（图3）。
一般认为，过度的钝化处理是一种腐蚀破坏过程。然而，上述研究结果表明，在特定的过钝化电位下进行阳极极化处理会产生类似的“优胜劣汰”效应，在钝化膜/基体界面留下大量{111}面并造成随机性。减少在商业合金中，晶界被改性为由{111}面组成的惰性晶界，这显着提高了材料的耐腐蚀性。
该研究实现了原子尺度的界面重构，提高了钝化膜的稳定性和材料的宏观耐腐蚀性能，建立了界面原子排列与钝化膜稳定性之间的关联性，建立了原子排列与钝化膜稳定性之间的关联性。界面排列和钝化膜的稳定性，为进一步改进提供了基础。新的想法和方法已经被开发出来，提供了对原子尺度的全钝化机制的新理解。这一结果是该团队继揭示氯离子破坏被动膜机制后，在被动膜研究方面取得的又一重要进展（Nature Communications，2018）。
该研究工作得到了国家自然科学基金委和中国科学院前沿科学重点研究计划的资助。
图1. 金属/钝化膜界面处晶面的重建。 a-b：0.5 mol L-1 H2SO4 溶液中0.4 V/SCE 钝化900 和4500 s 的单晶合金的HAADF-STEM 图像；c-d：0.4 V 0.5 mol L-1 H2SO4 溶液中的HAADF-STEM 图像用/SCE钝化的单晶合金在1.1V/SCE下钝化900秒和过钝化3600秒后的结果；e-f：经过过钝化处理（110）SEM图像显示在（001）和（001）和（001）上形成了不同形状的凹坑001）平面；g-j：不同表面�**伎拥牟糠址糯蠛褪疽馔迹籯-l：钝化和过钝化表面的AFM图像。m，过钝化后的形貌图表面粗糙度由紧密堆积的{111}晶面组成。
图2. 过度钝化将界面转变为由密排{111} 晶面组成的低能界面。 a. 波状界面的HAADF-STEM图像；b-d：图a中标记位置的局部放大图。
图3. 低能密堆积界面提高了材料的抗溶解性并减少了点蚀。 a. FeCr15Ni15单晶合金在5.6 mol·L-1H2SO4溶液中室温下的开路电位衰减曲线，密排{111}界面的形成显着延长了活化时间；b. 活化时间累积概率分析c. 活化时间累积概率分析。 FeCr15Ni15单晶合金在3.5% NaCl溶液（50）中不同条件下处理的活化时间动电位极化曲线累积概率分析；d.点蚀电位累积概率分析
来源：中国科学院金属研究所