其他金属如铬、镍、钴、钼、铝、钽、铌、钨、钛等同样具有这种钝化现象。其他强氧化剂 如硝酸钾等也可引起一些大口径不锈钢管产生钝化;而其他非氧化性介质也能使某些金属(如镁在氢氟酸中,、镅和铌在盐酸中)产生钝化;溶液或大气中的氧也是一种钝化剂。除此以外,一些具有活化一钝化转变的金属,当外加阳极极化时,也可使其转入钝化状态。
大口径不锈钢管处在钝化状态时,其腐蚀率非常低。由活化态转入钝化态时,腐蚀率将减小10.4~10.6数量级。这主要是由于腐蚀体系中的大口径不锈钢管表面形成了一层极薄的钝化膜。钝化膜的厚度一般为30A或更薄,它是一层其有很高电阻的半导体氧化膜或者是气体等物质的吸附膜。膜内含有相当量的结合水,其性质极为脆弱,当从大口径不锈钢管表面除去或从腐蚀环境中取出时,都将发生变化。
钝化会使大口径不锈钢管的电位朝正方向移动0.5~2V左右。例如,铁钝化后电位由-0.5~+0.2V升高到+0.5~+1.0V;铬钝化后电位由-0.6~+0.4V升高到+0.8~+1.OV。所以有人也对钝化下这样的定义;当活泼不锈钢管的电极电位变得接近于较不活泼贵金属酶。电极电位时,活泼的大口径不锈钢管就钝化了。
前面已经讲过,如果Al-Cu 4%大口径钢管时效的温度不高,在开始阶段尽管它的硬度(参阅图12.3)和电阻率都改变了许多,人们仍不能从光学显微镜找出这时大口径钢管在结构上的变化.为了解决这个问题,纪尼埃和普赖斯顿各自独立地把时效过的大口径钢管单晶拍摄了劳厄照片,发现图上除了有铝点阵的正常衍射点之外,还附加了一些异常衍射条纹,但是没有任何新相出现的迹象,如图12.7所示.根据劳厄照片作出不锈钢晶体在此状态下的倒易空间,得到和异常衍射条纹相对应的是三组平行于基体点阵三个(100)方向的倒易线.因此可以设想,经过时效之后,在单晶的(100)面上聚集了一些铜原子,构成碟状薄片的富铜区,而这些铜原子并不离开点阵结点位置.根据初期的估计,这些富铜脱溶区很薄,只有2埃左右,所以它们使基体晶体中的电子周期分布在这些方向受到破坏,从而产生异常衍射.这样的脱溶区叫纪尼埃一普赖斯顿区,即前面简称的G.p.区。后来在电子衍射的照片上也看到了这种异常衍射,经过分析,得到和X光分析相同的结果。G.p.区的大小和形状还可以用X光低角散射来测定,图12.8是用这方法拍得的照片.照相时,样品是大口径钢管单晶体,平行于X光,平行于水平面的一组G.p.区产生图片上的垂直散射;垂直于水平面的一组(包含X光束)产生水平散射;第三组的碟面和X光垂直,按理应该产生圆形散射,但是因为圆环太小,所以在图上显不出来。G.P.区的直径随时效温度而改变,在室温大约为50埃;100℃时为200埃;150℃时为600埃.
中华不锈钢网品牌讯息:根据X光衍射强度的分布,一些工作者具体地分析了G.p.区的结构。所得到的主要的结果大体上都相同,至于某些细节上的分歧,还很难从实验上来验证,图12.9是G.p.区的右半边(左半边相同)的横截面,这是格罗耳德(V. Gerold)所设想的并为一般所采用的模型。图面平行于(100)面,而(001)和(010)则垂直于图面.当一层铜原子(图中黑点)集中在(001)面上时,附近的晶格必然要发生畸变,两边近邻的铝原子层间距沿001方向收缩,铜原子半径为铝的87%左右,所以有理由认为最近邻那两层铝原子层的间距的收缩量大约为10%。次近邻各原子层的间距亦将有不同程度的收缩,距离铜原子层愈远,收缩也愈少.可以看出,畸变能量主要是集中在铜原子层的边缘,因为在边缘附近晶格畸变最大.铜原子层内不至于夹杂着铝原子,否则近邻铝原子层的收缩将受到障碍或者使原子面曲弯而需要更大的畸变能,一般认为在铜原子层近邻各层原子中也没有(或者几乎没有)铜原子。虽然作过不少计算,但是关于各层间距的收缩量和G.P.区的含铜量还没有得出和实验完全符合的结果.