·1362· 工程科学学报，第39卷，第9期 其生长过程中所处环境密切相关.一种氧化膜颗粒较 CPEo 小，通过能谱分析可知其主要成分为Fe、Cr和Ni的氧 化物，3种金属元素的比例与基体基本相同，因此可认 溶液 为其由金属基体按照合金中金属元素的比例参与氧化 316SS 外层氧化膜 过程形成直接附着在基体上方，仅有10m左右，氧含 内层氧化膜 量较低，溶解氧的影响较小，小颗粒氧化膜的致密度和 厚度与内层氧化膜的性能密切相关.另一种氧化膜颗 图9拟合316L不锈钢电化学阻抗谱结果的等效电路图 Fig.9 Equivalent circuit used to simulate the EIS results of the 316L 粒较大，是部分小氧化膜进一步氧化长大，颗粒尺寸增 stainless steel sample used in the present work 加，氧含量显著增加，相应的C和N含量逐渐降低， 经过能谱分析发现颗粒主要富Fe和Ni的尖晶石氧化 保护性氧化膜，从而使表征腐蚀性能的低频区阻抗显 物，其对金属基体并无保护性2]，但其致密度和厚 著增加：但温度达到285℃后，同样由于“闭塞效应”的 度与离子通过内外层氧化膜的过程密切相关.通过比 形成，C1ˉ和溶解氧浓度越高，低频区阻抗越低，耐腐蚀 较4种不同温度、C1ˉ和溶解氧浓度条件下试样的氧化 性越差，这与上述腐蚀电流密度lglm变化规律相吻 膜形貌可见，温度越高，表面形成的外层氧化膜颗粒越 合.随着浸泡时间的增加，C~和溶解氧浓度增加所引 大：C1ˉ浓度越低，溶解氧浓度越高，表面氧化膜颗粒越 起的“闭塞效应"越剧烈，到120h时，Clˉ和溶解氧两 致密均匀，必然越容易形成闭塞区环境.结合上述动 者对低频区阻抗的影响甚至超过温度T的影响，出现 电位极化曲线和电化学阻抗谱研究结果可见，表面可 图8中5试验的低频区阻抗最低的现象. 观察到的外层氧化物颗粒尺寸越大，越致密，形成的外 2.4氧化膜分析 层膜越厚，在含C~和溶解氧的高温高压水环境中越 图10为316L在4种不同试验条件下浸泡120h 容易在氧化膜和基体间形成狭长的闭塞区环境，进一 后的氧化膜形貌.由图可见，氧化膜主要分为2种，与 步加剧材料的腐蚀. 200W4020000x 图10316L在不同试样浸泡120h后的氧化膜形貌.(a)1:(b)2*:(c)5:(d)16 Fig.10 Surface morphologies of the oxide films formed on the 316L steel samples after 120h of immersion:(a)1;(b)2;(e)5;(d)16*工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 图 9 拟合 316L 不锈钢电化学阻抗谱结果的等效电路图 Fig. 9 Equivalent circuit used to simulate the EIS results of the 316L stainless steel sample used in the present work 保护性氧化膜,从而使表征腐蚀性能的低频区阻抗显 著增加;但温度达到 285 益后,同样由于“闭塞效应冶的 形成,Cl - 和溶解氧浓度越高,低频区阻抗越低,耐腐蚀 性越差,这与上述腐蚀电流密度 lgIcorr 变化规律相吻 合. 随着浸泡时间的增加,Cl - 和溶解氧浓度增加所引 起的“闭塞效应冶越剧烈,到 120 h 时,Cl - 和溶解氧两 者对低频区阻抗的影响甚至超过温度 T 的影响,出现 图 8 中 5 #试验的低频区阻抗最低的现象. 2郾 4 氧化膜分析 图 10 为 316L 在 4 种不同试验条件下浸泡 120 h 后的氧化膜形貌. 由图可见,氧化膜主要分为 2 种,与 其生长过程中所处环境密切相关. 一种氧化膜颗粒较 小,通过能谱分析可知其主要成分为 Fe、Cr 和 Ni 的氧 化物,3 种金属元素的比例与基体基本相同,因此可认 为其由金属基体按照合金中金属元素的比例参与氧化 过程形成直接附着在基体上方,仅有 10 nm 左右,氧含 量较低,溶解氧的影响较小,小颗粒氧化膜的致密度和 厚度与内层氧化膜的性能密切相关. 另一种氧化膜颗 粒较大,是部分小氧化膜进一步氧化长大,颗粒尺寸增 加,氧含量显著增加,相应的 Cr 和 Ni 含量逐渐降低, 经过能谱分析发现颗粒主要富 Fe 和 Ni 的尖晶石氧化 物,其对金属基体并无保护性[23鄄鄄25] ,但其致密度和厚 度与离子通过内外层氧化膜的过程密切相关. 通过比 较 4 种不同温度、Cl - 和溶解氧浓度条件下试样的氧化 膜形貌可见,温度越高,表面形成的外层氧化膜颗粒越 大;Cl - 浓度越低,溶解氧浓度越高,表面氧化膜颗粒越 致密均匀,必然越容易形成闭塞区环境. 结合上述动 电位极化曲线和电化学阻抗谱研究结果可见,表面可 观察到的外层氧化物颗粒尺寸越大,越致密,形成的外 层膜越厚,在含 Cl - 和溶解氧的高温高压水环境中越 容易在氧化膜和基体间形成狭长的闭塞区环境,进一 步加剧材料的腐蚀. 图 10 316L 在不同试样浸泡 120 h 后的氧化膜形貌. (a) 1 # ; (b) 2 # ; (c) 5 # ; (d) 16 # Fig. 10 Surface morphologies of the oxide films formed on the 316L steel samples after 120 h of immersion: (a) 1 # ; (b) 2 # ; (c) 5 # ; (d) 16 # ·1362·