唐娴等：S0~对含C1~溶液中316L奥氏体不锈钢钝化行为及点蚀行为的影响 ·369· 14000 (a) ·5000mg-L-1C 4.5 ■5000mg·L1C 12000 。5000mgL1C+ 4.0 5000mgL-1C+ 800mg·L-S02 800mgL-S02 10000 ▲5000mg-L1C+ 5 A5000mg-L1C-+ 1600mg·L-s02 冒30 1600mgLS02 8000 75000mg-L-Cl+ 75000mgL-1C+ 6000 2500 mg-L-1 SO2 2500mg-L1s0片 ◆5000mg·LG+ ◆5000mg·L-1C+ 40 5000mgL-S02 5000 mgL-I SO 5000mgL-C4 1.5 45000mgL-G+ 2000 10000mg·L4S02 一拟合 10000mg-L1s0 1.0 一拟合 w 2000400060008000100001200014000 0.53210 1234 5 Re Z/.cm) lg (f/Hz) ■5000mg-L-1Cl 70 5000mgLC1+ 60 800mg-L1S02 5000 mg-L-Cl-+ 1600 mg-L-i SO2- 30 205000mg-L-Cr+ 2500mg·L1S02 10叶◆5000 mg-L-CH-45000mgLs02 05000mg-L-Cr+10000mg-L-s0 一拟合 -103-20123456 Ig (f/Hz) 图4316L不锈钢在60℃，饱和C02,5000mgLC,不同s0~质量浓度条件下测得的电化学交流阻抗谱：(a)Nyquist图：(b,c) Bode图 Fig.4 EIS results for 316L stainless steel in saturated CO2 solutions containing 5000 mgL Cl"and different S0 concentrations at 60C:(a) Nyquist plots:(b,c)Bode plots 之间的一种状态 用图5中的等效电路进行模拟后的结果如表2 所示.从表中可以看出，在不含SO的溶液中， 参比 316L不锈钢的R和R均最小，分别为为5382cm2 电极 及9.96×103Ωcm2.随着S0浓度的增加，R,和 R均逐渐增大，表明钝化膜阻抗变大，保护性变好. 根据动电位极化测试结果，在不含S0}的溶 双电层饨化膜 液中，316L的点蚀电位在0.2V(SCE)左右，该电位 图5电化学阻抗谱的等效电路图 下，含S0}溶液中的316L均处于钝化区.因此，选 Fig.5 Equivalent circuit for simulating ElS results 取0.2V(SCE)的极化电位进行恒电位极化，观察 不同S0?-浓度下316L试样表面的电流密度.316L 研究者使用过s9.其中，R,为溶液电阻，CPE 试样在60℃，常压，C15000mgL-1,不同S0子浓 (Q)为钝化膜电容，R为钝化膜电阻.CPE(Qa)和 度环境下的恒电位极化曲线如图6所示.从图中可 R,分别为表面双电层的电容和电荷转移电阻.CPE 以明显看出不同$0}浓度下各电流值的变化趋 (Q)一般用于不锈钢表面电流分布不均匀或者表面 势.不含S0}的溶液中，316L不锈钢的表面电流 粗糙度高的情况下，其阻抗值可用下式计算： 最大，曲线从极化开始就呈现出上升的趋势，达到一 Zo=(iw）-/Y (1) 定值后保持稳定，说明此体系下316L不锈钢最不耐 其中，Y。为CPE的导纳模量，w为角频率.n为CPE 点蚀.在含5000mgL-1S0}的溶液中，施加阳极 的弥散指数，其取值范围为0≤n≤1，当n=0.5时， 电位瞬间，由于双电层充电，电流密度较高，随充电 CPE被认为是Warburg阻抗：当n=l时，CPE被认 过程进行，电流密度迅速下降，50s后电流密度再 为是理想的电容；当0.5<n<1时，CPE是介于两者 次上升，达到一定值后保持相对稳定，基本维持在唐 娴等: SO2 － 4 对含 Cl － 溶液中 316L 奥氏体不锈钢钝化行为及点蚀行为的影响 图 4 316L 不锈钢在 60 ℃，饱和 CO2，5000 mg·L － 1 Cl － ，不同 SO2 － 4 质量浓度条件下测得的电化学交流阻抗谱: ( a) Nyquist 图; ( b，c) Bode 图 Fig． 4 EIS results for 316L stainless steel in saturated CO2 solutions containing 5000 mg·L － 1 Cl － and different SO2 － 4 concentrations at 60 ℃ : ( a) Nyquist plots; ( b，c) Bode plots 图 5 电化学阻抗谱的等效电路图 Fig． 5 Equivalent circuit for simulating EIS results 研究者 使 用 过［18--19］． 其 中，Ｒs 为 溶 液 电 阻，CPE ( Qf ) 为钝化膜电容，Ｒf为钝化膜电阻． CPE( Qdl ) 和 Ｒt分别为表面双电层的电容和电荷转移电阻． CPE ( Q) 一般用于不锈钢表面电流分布不均匀或者表面 粗糙度高的情况下，其阻抗值可用下式计算: ZQ = ( jω) － n /Y0 ( 1) 其中，Y0为 CPE 的导纳模量，ω 为角频率． n 为 CPE 的弥散指数，其取值范围为 0≤n≤1，当 n = 0. 5 时， CPE 被认为是 Warburg 阻抗; 当 n = 1 时，CPE 被认 为是理想的电容; 当 0. 5 ＜ n ＜ 1 时，CPE 是介于两者 之间的一种状态． 用图 5 中的等效电路进行模拟后的结果如表 2 所示． 从表中可以看出，在不含 SO2 － 4 的溶液中， 316L 不锈钢的 Ｒt和 Ｒf均最小，分别为为 538 Ω·cm2 及 9. 96 × 103 Ω·cm2 ． 随着 SO2 － 4 浓度的增加，Ｒt和 Ｒf均逐渐增大，表明钝化膜阻抗变大，保护性变好． 根据动电位极化测试结果，在不含 SO2 － 4 的溶 液中，316L 的点蚀电位在 0. 2 V ( SCE) 左右，该电位 下，含 SO2 － 4 溶液中的 316L 均处于钝化区． 因此，选 取 0. 2 V ( SCE) 的极化电位进行恒电位极化，观察 不同 SO2 － 4 浓度下 316L 试样表面的电流密度． 316L 试样在 60 ℃，常压，Cl － 5000 mg·L － 1，不同 SO2 － 4 浓 度环境下的恒电位极化曲线如图 6 所示． 从图中可 以明显看出不同 SO2 － 4 浓度下各电流值的变化趋 势． 不含 SO2 － 4 的溶液中，316L 不锈钢的表面电流 最大，曲线从极化开始就呈现出上升的趋势，达到一 定值后保持稳定，说明此体系下 316L 不锈钢最不耐 点蚀． 在含 5000 mg·L － 1 SO2 － 4 的溶液中，施加阳极 电位瞬间，由于双电层充电，电流密度较高，随充电 过程进行，电流密度迅速下降，50 s 后电流密度再 次上升，达到一定值后保持相对稳定，基本维持在 · 963 ·