·48· 北京科技大学学报 Burstein3认为：造成这一现象的原因在于所使用的擦伤方式造成了再钝化过程中沿着划痕 长度方向上存在着膜厚的不均匀性。文献[4]也指出：电极旋转速度有可能对无膜表面的 再钝化电流产生较大影响。 分析表明：再钝化过程中存在的膜厚不均匀性来源于以往的擦伤方式中的各物理参 数，如电极旋转速度和划刀接触时间，从而影响无膜表面的反应电流大小和衰减速度。本 文拟就以往的擦伤方式，对擦伤过程中的各物理参量对再钝化过程的影响进行分析讨论，为 设计新型的擦伤方式提供依据。 1擦伤过程分析 在以往的擦伤装置中，划刀大多以金刚石为材料，指向试样表面的金刚石划刀刀头呈 锥形。被擦伤的金属试样安装在一个配有调速电机的旋转电极末端。当电极旋转时，与电 极轴线保持一定距离的划刀在电磁控制下瞬间接触试样表面，从而得到一·环状的金属无膜 表面，无膜表面的长度L取决于电极的旋转速度ω和划刀的接触时间t。 1=2xrwtp (1) 其中r是圆环半径，无膜表面面积S为： S=2rrwt,·a (2) 其中a为圆环宽度。 据文献报导，划刀的接触时间可控制在 再钝化表面 饨化表面 10ms以内，电极旋转速度则因人而异。由于 TTTTTT 某些合金材料无膜表面反应活性极高，因此 其再钝化速度极快，尤其是如不锈钢这样一 类再纯化能力很强的金属材料，往往在 10ms内，大部分无膜表面已被表面吸附的 t=to t 氧化物、氢氧化物所覆盖，甚至有可能已形 L=2xroto X 成了高价氧化物3)。与无膜表面最大电流相 比，大部分表面反应电流已衰减接近于基体 图1具有不同再钝化状态的擦伤表面示意图 钝化电流。因此，在划刀接触时间内，划刀 Fig.1 Schematic representation of scratch surface 后方每一点在任意时刻t(O<t≤t)时的再 with different repassivation 钝化状态是不完全相同的，图1示意地表示了这种情况。图中细划线相距愈密表示再钝化 程度愈完全。 若沿长度方向对划痕面积进行n等分，则每一个单元面积△S.为： △S=L·a/n=△L,·a (3) 我们进一步假定：(1)任意△S,的金属是瞬间暴露给溶液的；(2)每一△S,的表面状态、性 质彼此无差异，因而具有相同的表面活性，其反应电流密度呈现相同的衰减形式ⅰ(t)。那· · 北 京 科 技 大 学 学 报 盯 闭 认 为 造成这一现象 的原 因在于所使 用 的擦 伤方式 造成 了再钝 化过 程 中沿着划痕 长 度 方 向上 存在着膜厚 的不均 匀性 。 文 献 〕 也指 出 电极 旋转速度有可能对无膜表面 的 再钝化 电流 产 生较大 影 响 。 分 析 表 明 再钝 化过 程 中存在 的膜厚不均 匀性 来源 于 以往 的擦伤方式 中的各物 理 参 数 ， 如 电极旋转速度和 划 刀 接触时 间 ， 从而 影 响无膜表面 的反应 电流大 小和 衰 减速 度 。 本 文拟 就 以往 的擦 伤方式 ， 对擦伤过程 中的各物 理 参量对再钝化过 程 的影 响进行分析讨论 ， 为 设计新型 的擦伤方式提供 依据 。 擦伤过程分析 在 以往的擦伤装置 中 ， 划 刀 大 多以 金 刚石 为材 料 ， 指 向试样表面 的金 刚石划 刀 刀 头 呈 锥形 。 被擦伤的金 属试样安装在一个配有调速 电机 的旋转 电极 末端 。 当 电极旋转 时 ， 与 电 极轴线保持一 定距离 的划 刀 在 电磁控制下 瞬 间接触试样表面 ， 从 而得 到 一 环状 的金属 无膜 表 面 ， 无膜表 面 的长 度 取决于 电极 的旋转速度 。 和 划 刀 的接触时 间 。 。 兀 田 其 中 是 圆环半径 ， 无 膜表 面 面积 为 其 中 为 圆环宽度 。 据 文 献报导 ， 划 刀 的接触 时 间可控 制在 以 内 ， 电极旋转速度 则 因人而 异 。 由于 某些 合金材料无膜表 面反 应 活性极高 ， 因此 其再钝化速 度极快 ， 尤 其是 如 不锈钢这样 一 类 再 钝 化 能 力 很 强 的 金 属 材 料 ， 往 往 在 内 ， 大部分 无 膜表 面 已被 表 面 吸 附的 氧化物 、 氢 氧 化物 所覆盖 ， 甚 至 有可能 已形 成 了高价 氧化物图 。 与无膜表 面最 大 电流相 比 ， 大部分表面 反 应 电流 已衰减接近于 基体 钝化 电流 。 因此 ， 在 划 刀 接触 时 间 内 ， 划 刀 后方每一 点 在任意 时刻 簇 。 时 的再 兀 叭 。 · 再 钝 化表 面 钝 化表 面 ……………… 】 ‘ 。 与 图 具有不 同再钝化状态的 擦伤表 面 示意图 钝化状 态是不 完全相 同的 ， 图 示 意地表 示 了这种情况 。 图 中细 划线相距 愈 密表示再钝化 程度 愈 完全 。 若沿 长度 方 向对 划 痕 面 积进行 等分 ， 则每一 个单元 面积△ 为 △ 一 性那 · △ ， · 我 们进一步假定 任意 △ 的金属 是 瞬 间暴露给溶液 的 每一△ 的表面状态 、 质彼此无差异 ， 因而具有相 同的表 面 活性 ， 其 反应 电流 密度呈 现相 同的衰减形式