·1170. 工程科学学报，第37卷，第9期 定量，但能呈现出明显的变化趋势以及给出数量级的 个区域的Mott-Schottky曲线斜率均为正值，说明钝化 参考 膜呈现n型半导体特性.有文献指出，对于纯C金属 钝化膜中存在的点缺陷主要是阳离子空位和氧空 形成的钝化膜为P型半导体特性，而不锈钢这样 位，阳离子空位是电子受主，使钝化膜呈现p型特性， FeCr-Ni合金表面形成的钝化膜则呈现n型半导体 而氧空位是电子施主，使钝化膜呈现n型特性.从图8 特性，这是由于Ni和Fe所形成的氧化物影响膜的点 中可以看出，电位在-500~0mV区间内，焊接接头三 解缺陷结构造成的 (a) ◆一NaC1质量分数0 0.35Fb) 一NaCl质量分数0 0.30 一一NaCl质量分数0.5% 一一NCl质量分数0.5% ◆一NaCl质量分数1.0% 0.30 一NaCl质量分数1.0% 0.25 一NaCI质量分数2.0% 一NC1质量分数2.0% 。-NaC质量分数3.5% 0.25 -NaC质量分数3.5% 0.20 0.20 015 0.15 0.10 0.10 0.05 0.05 r 0 -0.6 0.30.60.9 1.2 -0.6 03 0.3 0.6 0.9 1.2 ENV 0.35(c 一NaC质量分数0 -一NaCI质量分数0.5% 0.30 ◆一NaCl质量分数1.0% -NaCl质量分数2.0% 0.25 -一NaCl质量分数3.5% 0.20 0.15 0.10 0.05 0 000000 0.6-0.300.30.60.91.2 EN 图8焊接接头在不同NaCl含量的混凝土模拟孔隙液中的Mott-Schottky曲线.(a)母材：(b)热影响区：(c)焊缝 Fig.8 Mott-Schottky curves of passive films formed on the three zones of the joints in the simulated concrete pore solutions with different NaCl con- centrations:(a)base metal:(b)heat affected zone:(c)weld metal 此外，图8所示的焊接接头三个区域的Mo一 表3焊接接头三个区域在混凝土模拟孔隙液中所成钝化膜内的施 Schottky曲线均显示出，随着混凝土模拟孔隙液中CIˉ 主密度和受主密度 含量的增加，三个区域的Mot-Schottky曲线斜率均增 Table 3 Donor density and acceptor density of passive films formed on the three zones of the joints in the simulated concrete pore solutions with 大.根据下式，可从Mot-Schottky曲线的线性部分的 斜率得到施主密度(N,)和受主密度(N,)的数值： different NaCl concentrations 2 施主密度 受主密度， ND NA = (4) NaCl质量 meg.go Nn/(10”cm-3) Na/(1020cm-3) 分数/% 式中，m表示Mot-Schottky曲线线性部分的斜率.表3 焊缝热影响区母材焊缝热影响区母材 为焊接接头三个区域在混凝土模拟孔隙液中所成钝化 0 1.02 1.56 1.621.17 1.35 1.95 膜内的施主密度和受主密度 0.5 2.42 2.65 3.952.98 3.42 3.77 从表中可以看出：当混凝土模拟孔隙液中不含 1.0 3.57 4.985.413.21 3.85 6.42 C1ˉ时，焊接接头三个区域的钝化膜中掺杂浓度相差 2.0 5.826.15 7.235.18 5.97 8.42 不大，母材略高于焊缝和热影响区：而随着C1~含量的 3.5 6.95 7.7610.417.12 8.3411.72 增加，三个区域的掺杂浓度均有所增大，但仍然表现出 母材的掺杂浓度最大，热影响区次之，焊缝区最小.这 308L不锈钢焊丝，其Cr和Ni含量较母材多，而不含P 表明C~的加入导致三个区域的钝化膜保护性能降 和S等有害元素，因此焊缝区表现出最好的耐蚀性能： 低，而母材受到的影响最明显.由于焊缝区选用的为 采用埋弧焊以及一定的热处理工艺，可得到组织均匀、工程科学学报，第 37 卷，第 9 期 定量，但能呈现出明显的变化趋势以及给出数量级的 参考． 钝化膜中存在的点缺陷主要是阳离子空位和氧空 位，阳离子空位是电子受主，使钝化膜呈现 p 型特性， 而氧空位是电子施主，使钝化膜呈现 n 型特性． 从图 8 中可以看出，电位在 － 500 ～ 0 mV 区间内，焊接接头三 个区域的 Mott--Schottky 曲线斜率均为正值，说明钝化 膜呈现 n 型半导体特性． 有文献指出，对于纯 Cr 金属 形成的 钝 化 膜 为 p 型 半 导 体 特 性，而 不 锈 钢 这 样 Fe--Cr--Ni合金表面形成的钝化膜则呈现 n 型半导体 特性，这是由于 Ni 和 Fe 所形成的氧化物影响膜的点 解缺陷结构造成的． 图 8 焊接接头在不同 NaCl 含量的混凝土模拟孔隙液中的 Mott--Schottky 曲线 . ( a) 母材; ( b) 热影响区; ( c) 焊缝 Fig． 8 Mott--Schottky curves of passive films formed on the three zones of the joints in the simulated concrete pore solutions with different NaCl con￾centrations: ( a) base metal; ( b) heat affected zone; ( c) weld metal 此 外，图 8 所示的焊接接头三个区域的 Mott-- Schottky 曲线均显示出，随着混凝土模拟孔隙液中 Cl － 含量的增加，三个区域的 Mott--Schottky 曲线斜率均增 大． 根据下式，可从 Mott--Schottky 曲线的线性部分的 斜率得到施主密度( ND ) 和受主密度( NA ) 的数值［24］: ND = NA = 2 m·e·ε·ε0 ． ( 4) 式中，m 表示 Mott--Schottky 曲线线性部分的斜率． 表3 为焊接接头三个区域在混凝土模拟孔隙液中所成钝化 膜内的施主密度和受主密度． 从表中可以看出: 当 混 凝 土 模 拟 孔 隙 液 中 不 含 Cl － 时，焊接接头三个区域的钝化膜中掺杂浓度相差 不大，母材略高于焊缝和热影响区; 而随着 Cl － 含量的 增加，三个区域的掺杂浓度均有所增大，但仍然表现出 母材的掺杂浓度最大，热影响区次之，焊缝区最小． 这 表明 Cl － 的加入导致三个区域的钝化膜保护性能降 低，而母材受到的影响最明显． 由于焊缝区选用的为 表 3 焊接接头三个区域在混凝土模拟孔隙液中所成钝化膜内的施 主密度和受主密度 Table 3 Donor density and acceptor density of passive films formed on the three zones of the joints in the simulated concrete pore solutions with different NaCl concentrations NaCl 质量 分数/% 施主密度， ND /( 1020 cm － 3 ) 受主密度， NA /( 1020 cm － 3 ) 焊缝 热影响区 母材 焊缝 热影响区 母材 0 1. 02 1. 56 1. 62 1. 17 1. 35 1. 95 0. 5 2. 42 2. 65 3. 95 2. 98 3. 42 3. 77 1. 0 3. 57 4. 98 5. 41 3. 21 3. 85 6. 42 2. 0 5. 82 6. 15 7. 23 5. 18 5. 97 8. 42 3. 5 6. 95 7. 76 10. 41 7. 12 8. 34 11. 72 308 L 不锈钢焊丝，其 Cr 和 Ni 含量较母材多，而不含 P 和 S 等有害元素，因此焊缝区表现出最好的耐蚀性能; 采用埋弧焊以及一定的热处理工艺，可得到组织均匀、 ·1170·