·92 工程科学学报，第38卷，第1期 值较大，钝化膜的保护性更好.根据相关文献，电 结果表明：这两种表面状态样品的n值相差不大，表 化学交流阻抗的等效电路如图8所示，其中R,为溶 明这两种样品的拟合电路中CPE元件偏离理想电容 液电阻，CPE代表常相位角元件，n为弥散指数(n= 的程度基本一致：然而机械抛光态样品表面钝化膜 0,表示电阻：n=1,表示纯电容)，R为膜层电阻.各 的膜层电阻R更大，保护性能更好，与动电位极化曲 元件拟合的参数列于表2.电化学交流阻抗拟合的 线测量的结果一致. 90 80 80 70 70 60 60 一打磨 C50 ·一磨态 50 ·一机械抛光态 40 ·机械抛光态 30 20 20 0 0 10 1010 10m 10 101 10Y 10102 10 10 频率Iz 频幸z 图9打磨态和机械抛光态316LN不锈钢在碱酸盐溶液中生成钝化膜的Bode图.(a)相位角：(b)阻抗的模值IZI Fig.9 Bode diagram of the passive films on the ground and mechanically polished 3161N stainless steel in the borate buffer solution:(a)phase an- gle;(b)IZI value 表2316LN不锈钢在溶液中表面钝化膜的等效电路拟合结果 表面的钝化膜具有型半导体性质；当电位介于Ⅱ区 Table2 Fitting results of the equivalent circuit of the passive film on (0.25~0.55V)时，曲线的斜率为负，表明在此电位区 316LN stainless steel in the borate buffer solution 域内，316LN不锈钢表面的钝化膜具有p型半导体性 CPE/ Rl 质.随电位的增加，钝化膜的半导体性质发生改变，这 表面状态 (n.cm2) (F.cm-2) (n-cm2) 可能是由于样品表面钝化膜的成分和结构发生变化所 打磨态 41.02 2.714×10-5 0.9331 1.016×10 引起的的.同时可以看出，打磨态和机械抛光态样品 的Em相差不大，表明表面状态对钝化膜的Em没有明 机械抛光态 37.01 1.763×10-5 0.9282 1.652×106 显的影响.根据M$曲线得到样品钝化膜中施主 2.3.3MS曲线 (N)和受主(N)的浓度，如图10(b)所示.施主浓度 打磨态和机械抛光态316LN不锈钢在硼酸盐溶 N。和受主浓度N,都是在102cm3左右，这与其他文献 液中的MS曲线测量的结果如图10所示.根据式(1) 3]报道相一致.同时可以看出打磨态样品表面钝化 和式(2)，当电位介于位于1区(-0.45~0.25V)时， 膜中的施主浓度N约为机械抛光态样品的2倍，受主 曲线的斜率为正，表明在此电位区域内，316LN不锈钢 浓度N,约为机械抛光态样品的1.7倍 (a) 2.0-0 18 1.6 1.4 械光态 12 0.8 0.6 可磨态 0.4 02 0 0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8 10 打磨态 机械地光态 ENV 图10打磨态和机械抛光态316LN不锈钢在硼酸盐溶液中生成钝化膜分析结果.(a)M6曲线：(b)钝化膜缺路密度 Fig.10 Analysis results of the passive films on the ground and mechanically polished 3161N stainless steel in the borate buffer solution:(a)M-$ curves;(b)defect densities工程科学学报，第 38 卷，第 1 期 值较大，钝化膜的保护性更好． 根据相关文献［15］，电 化学交流阻抗的等效电路如图 8 所示，其中 Ｒs为溶 液电阻，CPE 代表常相位角元件，n 为弥散指数( n = 0，表示电阻; n = 1，表示纯电容) ，Ｒf为膜层电阻． 各 元件拟合的参数列于表 2． 电化学交流阻抗拟合的 结果表明: 这两种表面状态样品的 n 值相差不大，表 明这两种样品的拟合电路中 CPE 元件偏离理想电容 的程度基本一致; 然而机械抛光态样品表面钝化膜 的膜层电阻 Ｒf更大，保护性能更好，与动电位极化曲 线测量的结果一致． 图 9 打磨态和机械抛光态 316LN 不锈钢在硼酸盐溶液中生成钝化膜的 Bode 图． ( a) 相位角; ( b) 阻抗的模值| Z| Fig． 9 Bode diagram of the passive films on the ground and mechanically polished 316LN stainless steel in the borate buffer solution: ( a) phase an￾gle; ( b) | Z| value 表 2 316LN 不锈钢在溶液中表面钝化膜的等效电路拟合结果 Table 2 Fitting results of the equivalent circuit of the passive film on 316LN stainless steel in the borate buffer solution 表面状态 Ｒs / ( Ω·cm2 ) CPE / ( F·cm － 2 ) n Ｒf / ( Ω·cm2 ) 打磨态 41. 02 2. 714 × 10 － 5 0. 9331 1. 016 × 106 机械抛光态 37. 01 1. 763 × 10 － 5 0. 9282 1. 652 × 106 2. 3. 3 M-S 曲线 图 10 打磨态和机械抛光态 316LN 不锈钢在硼酸盐溶液中生成钝化膜分析结果． ( a) M-S 曲线; ( b) 钝化膜缺陷密度 Fig． 10 Analysis results of the passive films on the ground and mechanically polished 316LN stainless steel in the borate buffer solution: ( a) M-S curves; ( b) defect densities 打磨态和机械抛光态 316LN 不锈钢在硼酸盐溶 液中的 M-S 曲线测量的结果如图 10 所示． 根据式( 1) 和式( 2) ，当电位介于位于Ⅰ区 ( － 0. 45 ～ 0. 25 V) 时， 曲线的斜率为正，表明在此电位区域内，316LN 不锈钢 表面的钝化膜具有 n 型半导体性质; 当电位介于Ⅱ区 ( 0. 25 ～ 0. 55 V) 时，曲线的斜率为负，表明在此电位区 域内，316LN 不锈钢表面的钝化膜具有 p 型半导体性 质． 随电位的增加，钝化膜的半导体性质发生改变，这 可能是由于样品表面钝化膜的成分和结构发生变化所 引起的［15］． 同时可以看出，打磨态和机械抛光态样品 的 EFB相差不大，表明表面状态对钝化膜的 EFB没有明 显的影 响． 根 据 M-S 曲线得到样品钝化膜中施主 ( ND ) 和受主( NA ) 的浓度，如图 10( b) 所示． 施主浓度 ND和受主浓度 NA都是在1021 cm － 3左右，这与其他文献 ［13］报道相一致． 同时可以看出打磨态样品表面钝化 膜中的施主浓度 ND约为机械抛光态样品的 2 倍，受主 浓度 NA约为机械抛光态样品的 1. 7 倍． · 29 ·