不锈钢钝化膜半导体特性的研究进展

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不锈钢应用半导体材料_解释说明以及概述

不锈钢应用半导体材料解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文将探讨不锈钢在半导体材料中的应用及其相关特性和优势。

随着半导体技术的不断发展，不锈钢作为一种重要的材料被广泛应用于半导体领域。

通过合理选择和利用不锈钢材料，可以提高半导体器件的性能和稳定性，同时降低制造成本。

1.2 文章结构本文首先介绍了半导体材料的特性，包括定义、分类以及与其他材料的比较。

接着，详细探讨了不锈钢与半导体材料结合的优势，包括不锈钢的特性和优点以及与半导体材料的兼容性研究。

然后，通过案例分析介绍了在具体的半导体行业中不锈钢的应用情况。

进一步阐述了不锈钢在半导体材料制备过程中作为基板材料选择的理由和优势，并通过案例介绍了在半导体器件加工、封装以及封装测试中不锈钢所起到的作用以及效果评估。

最后，对全文进行总结并给出结论。

1.3 目的本文旨在介绍不锈钢在半导体材料中的应用及其相关特性和优势，为读者提供关于不锈钢与半导体材料结合的理论知识和实际应用案例。

通过了解不锈钢在半导体领域中的作用，读者可以更好地理解该材料在半导体器件制备过程中的重要性，并为相关研究和工程实践提供参考依据。

2. 半导体材料的特性:2.1 半导体材料的定义和分类:半导体材料是一类介于导体和绝缘体之间的材料。

根据能带理论，半导体材料有一个禁带宽度，它的电子能量在这个范围内被称为“禁带”，而在此之上或以下则称为传导带或价带。

半导体材料根据禁带宽度的大小可以分为直接带隙半导体和间接带隙半导体两类。

直接带隙半导体的禁带宽度小，电子发生跃迁时不需要吸收或放出额外的能量；而间接带隙半导体需要借助其他来源提供足够的能量来实现电子跃迁。

2.2 半导体材料与其他材料的比较:相对于金属（如铜、铁等）和绝缘体（如陶瓷、玻璃等），半导体具有特殊的电性质。

首先，与金属相比，半导体具有较高阻抗，在正常情况下不会自由传输电流。

其次，相比绝缘体，半导体在特定的条件下能对电流和电压做出响应，使其有可能用于制造各种电子器件。

F对酸性介质中316不锈钢钝化性能的影响

第３７卷第１０期２００１年ｌＯ月金属学垃ＡＣＴＡＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏＩ３７Ｎｏ．１０Ｏｃｔｏｂｅｒ２００１Ｆ一对酸性介质中３１６不锈钢钝化性能的影响李谋成曾潮流林海潮曹楚南（中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室，沈阳［１００１６）摘要对含氟离子（Ｆ一）稀盐酸介质中３１６不锈钢的钝化行为进行了研究结果表明．自然腐蚀电位下３１６不锈钢在台Ｆ一稀盐酸溶液中能够钝化，低浓度Ｆ一对不锈钢钝化性能的影响裉小，但较高浓度的Ｆ一（≥ｏｏｌｍｏｌ／Ｌ）能够显著降低钝化性能，阳极极化过程中不锈钢表面能形成古Ｆ一的富Ｃｒ钝化膜提出ｒＦ离子破坏钝化膜的加速反虚机理关键词不错钢，钝化，Ｆ一离于，腐蚀中图法分类号ＴＧｌ７２．６３文献标识码Ａ文章编号０４１２—１９６１（２００１）１０—１０８３一０４ＥＦＦＥＣＴｏＦＦＬＵｏＲＩＤＥＩｏＮＳｏＮＰＡＳＳＩＶＥＰＥＲＦｏＲＭＡＮＣＥｏＦ３１６ＳＴＡＩＮＬＥＳＳＳＴＥＥＬＩＮＡＣＩＤＭＥＤＩＡＬＩＭｏｕｃｈｅｎｇ．ＺＥＮＧＣｈａｏｌｉｕ，ＬｊＮＨａｉｃｈａｏ，ＣＡＯＣｈｕｎａｎＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＬＩＭｏｕｅｈｅｎｇ，ｌｅｃｔｕｒｅｒ，Ｔｅｌ：（０２４）２ｓ９０轳５３，Ｅ—ｍａｉｌ：ｒａｏｕｃｈｅｎｇｌｉ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍＭａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２００１－０３—１５ｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２００１～０６＿１３ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｏｐａｓｓｉｖｉｔｙｏｆ３１６ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎＦ—ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｌｕｔｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏ—ｒｉｃａｃｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｅｒａｔｅｄｗｉｔｈｏｘｙｇｅｎｇａｓａｔ２５℃Ｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈａｔ３１６ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌＣａｌｌｐａｓｓｉｖａｔｅｉｎａｂｏｖｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ乱ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌＴｈｅａｎｏｄｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｓｈｏｗｔｈａｔｌＯＷｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＦ—ｉｏｎｈａｖｅｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉ｜ｔｆｉｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｐａｓｓｉｖｉｔｙｏｆ３１６ｓｔａｉｉｄｅｓｓｓｔｅｅｌ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｐａｓｓｉｖｉｔｙｉｓｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｈｉｇｈｅｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ（≥ｏ．０１ｍｏｌ／Ｌ）ｏｆＦ—ｉｏｎＩｎｏ１ｍｏｌ／ＬＮａＦｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．ａｎａｎｏｄｉｃｃｕｒｒｅｎｔｐｅａｋｏｃｃｕｒｓｂｅｆｏｒｅｐｉｔｔｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｗｈｉｃｈｄｏｅｓｎ’ｔａｐｐｅａｒｉｎｔｈｅｓｏｌｕ－ｔｉｏｎｓｗｉｔｈｌｏｗｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＮａＦ．Ｄｕｒｉｎｇａｎｏｄｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ，ａＦ一一ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄａｎｄＣｒ－ｅｎｒｉｃｈｅｄｆｉｌｍｆｏｒｍｓｏｎｔｈｅｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓｕｒｆａｃｅ．ＴｈｅＦ—ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｒｅａｃｔｉｏｎｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍ．ＫＥＹＷｏＲＤＳｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ．ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ．Ｆ—ｉｏｎ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ不锈钢表面稳定的钝化膜使其具有优良耐蚀性，但当介质中古有侵蚀性阴离子（如ｃｌ一和Ｆ）时，钝化膜就可能遭到破坏，进而限制不锈钢在这些介质中的有效使用．例如，在质子膜燃料电池中。

不锈钢表面钝化膜的生成及保护

不锈钢表面钝化膜的生成及保护耐腐蚀是不锈钢和不锈钢管区别于其他钢种和普通钢管的首要性能。

按照现代的认识，一般不锈钢也只是在不受污染的大气环境中才能保持不“生锈”或“耐腐蚀”。

在实际应用、特别是许多工业应用环境中，不锈钢仍然可因腐蚀介质的侵蚀而产生腐蚀，而晶间腐蚀、孔蚀、应力腐蚀开裂等局部腐蚀往往是其主要表现形式。

不锈钢的耐腐蚀性能好坏取决于钢种的化学成分、表面状态和环境条件。

在具体的应用条件中，即钢种和环境条件确定以后，清洁光滑的表面生成均匀致密的钝化膜是保证其耐腐蚀性的前提，而钝化膜的局部破损正是产生局部腐蚀的根本原因。

不锈钢并非绝对不生锈的钢，其耐腐蚀性好只是相对的、有条件的，保持其表面清洁、即钝化状态尤为重要。

首先来说说不锈钢表面钝化膜的生成及保护。

钝化膜的生成特征在高温条件下不锈钢表面会生成粘着力极高的氧化皮，其主要成分是Cr：0 。

但常温下不锈钢表面生成的钝化膜并非“真”氧化膜，其物理化学结构至今尚未完全确认，目前常称其为复什氧化物或氢氧化膜㈣。

纯净不锈钢表面会在大气或其他含氧环境中自发形成并具有自愈特征的这种钝化膜。

常温、净化及有氧环境是三个重要的概念或钝化膜生成要素。

不锈钢管及所有不锈钢制品交货时都应十分重视净化或钝化处理，目的就是为了使其表面生成纯化膜，从而确保其耐腐性。

钝化膜的污损不锈钢表面的钝化膜厚度很小，仅1-3 nm，钝化处理过的不锈钢管在贮运和使用过程，特别是后续加工过程很容易因某些原因而使其表面钝化膜污损，从而影响其耐蚀性。

钝化膜污损的主要原因：(1)碰撞或锋利物挤压、划破不锈钢表面钝化膜。

(2)各种液体、溶剂、坯料、墨水、打标记、油脂或防护材料对不锈钢表面的沾污，造成钝化膜局部变性。

(3)含有Zn，Pb，Cu，A1，Fe及黄铜、青铜、、镀锌生成物、含锌漆的尘埃沉积或嵌入不锈钢表面，破坏钝化膜的均匀性。

(4)焊接、热成形、热处理等热加工引起的局部或整体氧化色斑。

不同温度条件下生成的这些色斑的厚度、成分和性态都与所要求的钝化膜有很大差异，对不锈钢的耐蚀性不利。

钢筋钝化膜半导体性能的MottSchottky研究

钢筋钝化膜半导体性能的MottSchottky研究一、内容概览钢筋作为建筑材料，在现代建筑中扮演着至关重要的角色，它主要承担着承受压力、抗拉断和传递荷载等关键功能。

钢筋的钝化膜是一种化学现象，指的是钢筋表面形成的一层氧化膜，这层膜可以保护钢筋免受腐蚀。

而金属氧化物半导体的MottSchottky研究，则是研究这类半导体材料在电场作用下，电子能带结构和导电机制的一种技术手段。

在一项关于钢筋钝化膜半导体性能的研究中，研究者们可能会聚焦于钝化膜的微观结构、形成机制以及与金属导体的界面反应等方面。

他们可能会探讨如何通过改变钝化条件来优化钝化膜的耐蚀性，或者研究如何在极端环境下（如高温、高湿环境）维持钝化膜的效果。

他们还可能探索如何将这种研究应用于实际建筑材料的开发中，以提高建筑物的耐久性和安全性。

钢筋钝化膜的形成和性质与MottSchottky效应的研究对象——金属氧化物半导体材料——是两个截然不同的领域。

钢筋的钝化处理是一种工程技术应用，而MottSchottky效应则属于物理学和材料科学的研究范畴。

在撰写关于钢筋钝化膜半导体性能的MottSchottky研究的文章时，应确保文章的内容和焦点与该领域的实际研究相关，并清晰地区分这两个不同的研究领域。

1. 钢筋的广泛应用与重要性强度与稳定性：钢筋因其高强度和良好的韧性，能够有效提高建筑结构的承载能力和抗震性能。

耐久性：经过适当处理的钢筋能够在各种环境条件下保持长期稳定，不易发生腐蚀或劣化。

经济性：与其他建筑材料相比，钢筋的成本相对较低，且能够为建筑提供较高的性价比。

施工效率：钢筋的加工和连接方式简便，有利于提升施工速度和施工效率。

工业化生产：钢筋的工厂化生产和预制构件能够满足大规模建设的需要，实现资源的优化配置和成本节约。

钢筋的性能研究和改良对于推动建筑行业的科技进步、节能减排以及实现可持续发展具有重大意义。

在钢筋的广泛应用中，我们必须认识到钢筋表面钝化膜的形成对其性能的影响。

不锈钢载波钝化膜的半导体性质

ｃｅｐａｎｓｔｆｃｏｉｅｓｍｉｎｕｔｇｂｈｖｒｏｅｆｍｒｄｏ０ｔｉ１ＢｓｅｙｕｊｇＡ．．帅ｘｌｉａｉａｔｒｙｔｅｃｄｃｉｅａｉｆｔｌｆｍｅｎ３４８ａｎｅｔｌ吕Ｖｓｌｈｏｎｏｈｉｏ８ｅｂｎ
维普资讯
２０年第６０２０卷
第１，３ —３期０６
化学学报
ＡＣｒＧＭＩＡ￣ｑＣＡＡＨＩＣＩ
Ⅷ ．６０．２００２Ｎ口１．３０—３６
不锈钢载波钝化膜的半导体性质
张俊喜，。乔亦男曹楚南，张鉴清・
周国定。
（上簿电力学院电化学研究室
国家电力公司热力设备腐蚀与防护重点实验室上海２０９）０ｏｏ
杭州３０２）１０７沈阳１０１）１Ｏ６金属腐蚀与防护国家重点实验室
（浙江大学化学系（中国科学院金属研究所摘要
运用交漉阻抗法和光电化学法研究了不锈钢载波钝化膜层的半导体性质．讨论了交流阻抗测试中扰动频率
ｐｓｉａｏａｓｖｆｎ．ｉ
Ｋｅ￣ｒｓＡ．Ｖ＋ｐｓｉｆｎ．ｐｓｉｅｆｍ，ｓｍｉｏｄｃｉｇｐｏｅｔｓａＩｅｓｓｅｙｄａｓｖｉａｏａｓｖｄｅｃｎｕｔｒｐｒｅ，ｉｌｓｔｌｎｉＩｅ
ＳｍｉｏｄｃｉｇＰｏｅｔｓｏｓｖｅｃｎｕｔｎｒｐｒｅｆＰ￣ｅＦｉＦｒｄｏｌｉｌｍｏｍｅｉ

不锈钢化学钝化及硅烷处理的耐蚀性研究

基本内容
结论：本研究通过对比和分析不同处理条件下的不锈钢耐蚀性测试结果，证实了化学钝化和硅烷处理对不锈钢耐蚀性的积极影响。同时，本研究也为优化不锈钢防护措施提供了理论支持和实践指导，有助于提高不锈钢在各种工业领域的应用效率和延长其使用寿命。
基本内容
然而，本研究仍存在一定的局限性。首先，实验过程中仅选用了一种不锈钢牌号（304不锈钢），未来研究可以拓展至其他不锈钢牌号，以验证化学钝化和硅烷处理的普适性。其次，本研究主要了化学钝化和硅烷处理对不锈钢耐蚀性的影响，未涉及其他性能如耐磨性、硬度等方面的变化。未来研究可以综合考虑这些因素，以更全面地评估化学钝化和硅烷处理对不锈钢性能的影响。
引言
引言
金属表面处理技术对于提高金属材料的性能和延长其使用寿命具有重要意义。其中，硅烷化防护处理是一种常用的表面处理技术，通过在金属表面形成一层硅烷膜，有效提高金属材料的耐腐蚀性和耐磨性。近年来，随着金属表面处理技术的不断发展，金属表面硅烷化防护处理技术也得到了广泛应用和研究。
硅烷化防护处理技术介绍
3、钝化工艺
（3）涂敷钝化剂：将钝化剂涂抹在设备表面，确保涂敷均匀；（4）固化处理：将设备在室温下静置一定时间，使钝化剂在设备表面形成稳定的氧化膜；
3、钝化工艺
（5）清洗：用清水冲洗设备表面，去除残留的钝化剂。结论奥氏体不锈钢设备的化学清洗和钝化对于设备的正常运行和使用寿命至关重要。通过化学清洗，可以清除设备表面的污垢、腐蚀产物和微生物等杂质，提高设备的传热效率和防止微生物污染；通过钝化处理，
2、清洗剂选择
（3）使用安全、环保；（4）经济实用。常用的化学清洗剂包括：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、柠檬酸、草酸等。在实际操作中，应根据污染物的性质和清洗要求选择合适的清洗剂。

AISI304不锈钢钝化膜在电解质溶液中腐蚀时的半导体性质

AISI304不锈钢钝化膜在电解质溶液中腐蚀时的半导体性质王超1,支玉明2,盛敏奇1,钟庆东1,周国治1,3,鲁雄刚1,褚于良4(1.上海大学现代冶金与材料制备重点实验室,上海200072; 2.宝山钢铁股份有限公司,上海201900;3.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;4.上海大学分析测试中心,上海200444)摘要:应用电位-电容测试和M ott-Schottky分析技术研究了AISI304不锈钢钝化膜在电解质溶液中的半导体性质。

结果表明,不锈钢钝化膜在氢氧化钠溶液中,随着浸泡时间延长,半导体类型转变电位发生负移;在硫酸、硫酸钠两种溶液中转变电位无明显变化。

随着腐蚀时间的延长,溶液中不锈钢钝化膜的载流子密度逐渐增加,其载流子密度在几种溶液中从小到大的顺序依次为硫酸钠,氢氧化钠,硫酸。

不锈钢在三种溶液中的M o tt-Scho ttky曲线均出现频率分化,其原因可能为钝化膜中载流子的产生-复合存在时间效应;在氢氧化钠溶液中,钝化膜腐蚀的主要原因为富铬层导电能力增强;在硫酸、硫酸钠两种溶液中,钝化膜腐蚀的主要原因为富铁层导电能力的增强。

关键词:M o tt-Scho ttky分析;不锈钢;腐蚀;载流子;时间效应;导电能力中图分类号:T G172.6 文献标识码:A 文章编号:1005-748X(2009)06-0369-04Semiconductor Characters of Passive Film on AISI304Stainless Steel Surface in Electrolytesduring Corrosion ProcessWANG Chao1,ZH I Yu-m ing2,SH ENG M in-qi1,ZH ONG Qing-dong1,CH OU Kuo-chih1,3,LU Xiong-gang1,CH U Yu-Liang4(1.Shanghai U niv ersity,Shanghai200072,China; 2.Baoshan Ir on&Steel Co.,Ltd.,Shang ha i201900,China;3.U niv er sity of Science and T echnolog y Beijing,Beijing100083,China;4.A nalysis and T est ing Center,Shang hai U niv er sity,Shang hai200444,China)Abstract:T he semico nduct or cha racters of A ISI304st ainless steel s passive film during co rr osio n pro cess in thr ee typical electro ly tes w ere investig ated by using pot entia-l capacit ance measurement and M ott-Schottky analy sis.Passiv e film on the surface of the stainless steel w as constructed fro m t wo different types o f semiconducto r film in electro ly tes under study.In sodium hy dr ox ide,the semico nduct or-t ype-transitio n potential had an obvious negative drifting,w hile in the other tw o elect ro lyt es,the t ransitio n potential had no obvious change w ith immer sion time.Charg e carr ier density in the passiv e film increased wit h immer sion time.T he charg e carr ier densit y at1000H z in these thr ee so lutio ns could be listed in an ascending o rder o f sodium sulfate,sodium hydro xide and sulfuric acid.Fr equency dependence,appeared in all M o tt-Scho ttky plots of AISI304stainless steel's passive film,co uld be attr ibut ed to the time effect in generatio n-recombination pro cess of char ge car rier s.T he main cause of passive film's cor ro sion o n the st ainless steel sur face in sodium hydro xide solut ion was the r ising conductibility of chro mium-rich lay er,while in the other tw o so lutions it w as due to the ascending conductance o f ir on-rich layer.Key words:M ott-Schottky analysis;stainless steel;cor rosion;charg e car rier;t ime effect;conductibility不锈钢的耐腐蚀性能很大程度上决定于表面钝收稿日期:2008-10-11;修订日期:2008-11-26基金项目:国家自然科学基金(Gr ant N o.50571059, 50615024),2007教育部新世纪优秀人才支持计划项目(N CET-07-0536),教育部创新团队IRT0739项目资助。

304L不锈钢钝化膜的半导体性能研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍｆｏｒｍｅｄｏｎ３０４ＬｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｉｎｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎＭｏｔｔ — ＳｃｈｏｔｔｋｙａｎａｌｙｓｉＳ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｉｌｍｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａ１．ｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｐＨｖａｌｕｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｏｎｔｈｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍｗｅｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｅｄａｎｐ－ｎ — Ｐｔｙｐｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍｏｎｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｉｍｐｕｒｉｔｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｃｈａｎｇｉｎｇｔｏｐｏｓｉｔｉｖｅ，ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｔｈｉＳｃａｎｂｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍｆｏｒｍｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌＳａｎｄｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｔｉｍｅ．ＴｈｅｐＨｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｆｌａｔ

X80管线钢钝化膜电化学性能的EIS研究

有十分重要的意义。钝化膜处于腐蚀介质和金属基
体之间，以阻止腐蚀介质和基体的接触，而降低可从
性能对于管线钢土壤环境中的腐蚀与防护具有十分
重要的意义。本文应用电化学阻抗谱研究了Ｘ０８管线钢在模拟土壤环境中所形成钝化膜的电化学性
能。
１实验方法
缓冲溶液中所形成的钝化膜的电化学性能的影响。方法
利用电化学阻抗谱技术研究了Ｘ０管８
线钢在１ｍｌａＣ３０５ｍｌＬＮ２Ｏ缓冲溶液中所形成的钝化膜的电化学性能。结果随ｏＬＮＨＯ／。ｏａｃ３／／着成膜电位的增加，传递电阻Ｒ减小，１而膜电阻Ｒ和扩散阻抗增加，明膜的致密性增加；２表成膜温度升高，传递电阻Ｒ膜电容Ｑ和膜电阻，减小，明膜的致密性减小；２Ｒ说同一温度下增加溶液中的氯离子浓度，传递电阻Ｒ、电容Ｑ膜和膜电阻Ｒ均减小；同一氯离子浓度下升高温度，在传递电阻Ｒ膜电容Ｑ和膜电阻Ｒ均减小。结论成膜电位、膜温度和氯离子会对钝化膜的成
Ｘ０管线钢钝化膜电化学性能的ＥＳ研究８Ｉ
翟文，郑茂盛，晶白
（西北大学物理学系／聚态物理与材料研究所，凝陕西西安７０６）０９１
摘要：目的
研究成膜电位、温度和氯离子等对Ｘ０管线钢在１ｍｌａＣ３０５ｍｌａＣ３８ｏＬＮＨＯ／．ｏＬＮ２Ｏ／／
管线钢在高ｐＨ值环境中所形成的钝化膜的半导体ｍ／。阻抗谱扫描的频率范围为ｉ０ｋｚ５ｍｚＶｓ０Ｈ一Ｈ，

温度对316L不锈钢在硼酸溶液中腐蚀电化学行为的影响

温度对316L不锈钢在硼酸溶液中腐蚀电化学行为的影响陈宇;陈旭;刘彤;王冠夫【摘要】采用动电位极化和电化学阻抗谱研究了温度对316L不锈钢在硼酸溶液中的腐蚀电化学行为的影响,并通过Mott-Schottky曲线考察了不同温度下钝化膜的半导体性质.结果表明,316L不锈钢在35～85℃均能形成稳定的钝化膜.温度的升高并没有改变腐蚀机理,但温度的升高促进了腐蚀反应的阳极过程,加快了腐蚀速率.随着温度的升高电荷转移电阻下降.Mott-Schottky曲线结果表明,温度对于316L 不锈钢钝化膜的半导体本征性质没有根本影响,在-0.3～0.3 V(SCE)电位区间内钝化膜呈n型半导体特征;在0.3～1.5 V(SCE)电位区间内钝化膜呈p型半导体特征.施主密度与受主密度随着温度的升高而增大.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2014(035)004【总页数】5页(P344-347,351)【关键词】316L不锈钢;温度;动电位极化;电化学阻抗谱;Mott-Schottky曲线【作者】陈宇;陈旭;刘彤;王冠夫【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TG174.3316L不锈钢因具有优良的耐蚀性被广泛用于压水堆核电站[1－2]。

压水堆核电站在正常运行过程中，介质温度随着机组的启动，热备用、动率运行和停堆状态的改变而改变。

对于压水堆核电站而言，一回路管道中的冷却水溶液主要由硼酸（H3BO3）和氢氧化锂（LiOH·H2O）组成，因此，研究温度对316L不锈钢在硼酸溶液中腐蚀性能的影响，减少或避免设备在敏感温度区停留[3]，对确保设备安全可靠很有意义。

对不锈钢钝化膜电化学行为的研究已有大量报道，这些研究认为不锈钢表面钝化膜具有半导体性质，而半导体性质与钝化膜的化学组成有关。

【国家自然科学基金】_不锈钢钝化膜_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

推荐指数 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
2014年科研热词耐腐蚀性电化学阻抗谱热轧304不锈钢点蚀温度显微组织时间扫描电化学阻抗谱动电位电化学阻抗谱动电位极化力学性能 mott-schottky曲线 co2应力腐蚀h2s分压 al元素 316l不锈钢 304不锈钢 13cr不锈钢h2s 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
科研热词推荐指数钝化膜 3 纳米涂层 2 马氏体不锈钢 1 相组成 1 点蚀 1 氢纳米不锈钢涂层钝化膜电子性能1 抗菌 1 局部腐蚀 1 导电机制 1 容抗测量 1 半导体性能 1 ε -cu相 1 x射线光电子能谱(xps) 1 p型半导体 1 n型半导体 1 309不锈钢 1 304不锈钢钝化膜 1 22cr双相不锈钢 1
2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
2011年科研热词钝化膜不锈钢高温水需钠弧菌锌离子质子交换膜燃料电池表面钝化膜表面改性腐蚀耐蚀性空泡腐蚀空化硫酸盐还原菌研究进展电化学阻抗电化学行为电化学腐蚀电化学分析扫描电镜性能平带电位(efb) 孔蚀奥氏体不锈钢原子力显微形貌半导体性质动电位电化学阻抗谱不锈钢双极板 t91铁素体不锈钢 mott-schottky曲线 690合金 316l不锈钢 304不锈钢推荐指数 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

不锈钢表面钝化膜特性的研究进展

第３第３期２卷
・
特殊钢
ＳＰＥＣＩＡＬＴＥＥＬＳ
Ｖ０．２．．１３Ｎｏ３
２・２１年６月００１
Ｊｎ２１ｕｅ０１
不锈钢表面钝化膜特性的研究进展
桂艳高岩
（南理工大学材料科学与工程学院，州５０４）华广１６１
ｏｔｕｔｒｎｏｐｓｔｏｎｓｒｃｕｅａｄｃｍｏｉｉｎ．Ｇｅｅａｌｎｒｌｙ，ｔｅｓｏｔｎｏｏｍｅｈｎａｄｓａｌａｓｖｌｏｔｉｌｓｔｅｉｙｃｎｈｐｎａｅｕｓｆｒｄｔｉｎｔｂｅｐｓｉｅｆｍｎｓａｎｅｓｓｅｌｍａｎｌｏ — ｉｓｓｆｍｅａｘｄｓｈｈｃｎｓｆｐｓｉｅｆｍＳｎｒｈｎ１ｍ，ｄｔｒｉｅｙｔｅｆｃｏｓｉｃｕｉｇｃｅｃｌｉｔｏｔｏｉｅ．Ｔｅｔｉｋｅｓｏａｓｌｉｏｍｏｅｔａ０ｎｓｌｖｉｅｅｎｄｂｈａｔｒｎｌｄｎｈｍｉａｍｃｍｐｏｉｉｎｏｔｉｌｓｔｅｓｏｓｔｏｆｓａｎｅｓｓｅｌ，ｐＨａｕｆｓｌｔｏｖｌｅｏｏｕｉｎ，ｅｅｔｉａｏｅｔａｎｅｅａｕｅＴｈｈｉｋｅｓ，ｃｍｐｓｔｏｎｌｃｒｃｌｐｔｎｉｌａｄｔｍｐｒｔｒ．ｅｔｃｎｓｏｏｉｉｎａｄｓｒｃｕｅｏａｓｖｌｏｔｉｅｓｓｅｌｈａｓｖｌｆｒｔｏｎｒｗｔｅｈｎｓ，ｔｅｐｒｏｍａｃｆｓｍｉｃｎｔｕｔｒｆｐｓｉｅｆｍｆｓａｎｌｓｔｅｓ，ｔｅｐｓｉｅｆｍｏｍａｉｎａｄｇｏｈｍｃａｉｍｉｉｈｅｒｎｅｏｅ — ｏ－ｆ

316L和316LN不锈钢在高温高盐溶液中钝化膜的性能研究

316L和316LN不锈钢在高温高盐溶液中钝化膜的性能研究王育武;姜瑞景;赵景茂【摘要】利用电化学及扫描电子显微镜(SEM)对316L与316LN两种不锈钢在高温高盐环境中的耐蚀性能进行了对比研究,利用Mott-Schottky曲线研究了两种材料的钝化膜半导体特征,借助X射线光电子能谱(XPS)研究了316LN不锈钢的钝化膜结构以及N元素在钝化膜中的分布状态.结果表明:在高温高盐环境中,两种材料形成的钝化膜都为n型半导体;316LN不锈钢形成的钝化膜耐点蚀性能更好,其钝化膜内缺陷浓度更低,N元素会在钝化膜中富集.最后利用点缺陷原理对316LN钝化膜的耐蚀机理进行了研究.%The passive films formed on 316L and 316LN stainless steel in high-temperature and high-salinity solution have been investigated by electrochemical measurements and surface analysis methods.The results show that the passive films formed on both 316L and 316LN stainless steel behave as n-type semiconductors,but the passive film formed on 316LN stainless steel has lower donor density and better anti-pitting properties.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) show N enrichment in the passive films,and the anti-pitting mechanism of the316LN stainless steel passive film is discussed using a point defect model.【期刊名称】《北京化工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(044)005【总页数】8页(P72-79)【关键词】高温高盐;不锈钢;钝化膜;电化学;X射线光电子能谱(XPS)【作者】王育武;姜瑞景;赵景茂【作者单位】北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029;北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029;北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029;北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TG174.3+6含氮不锈钢作为一种新型钢种，因其优异的力学性能及耐蚀性能，近年来得到广泛关注[1]。

316L不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质

316L 不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质程学群1)　李晓刚1)　杜翠薇1)　杨丽霞2)1)北京科技大学材料科学与工程学院,北京1000831　2)中国地质大学材料科学与化学工程学院(武汉),武汉430074摘　要　通过电化学阻抗方法测量316L 不锈钢在25～85℃的醋酸溶液中的EIS 曲线和Mott -Schottky 曲线,并测量各温度点下的循环伏安曲线,研究了钝化膜的电化学性质.研究结果表明:在醋酸溶液中的阻抗谱表明316L 不锈钢在25～85℃温度范围内均能形成稳定的钝化膜,随温度升高极化阻力下降而界面电容增大.温度对于316L 不锈钢钝化膜的半导体本征性质没有根本的影响:在-015～011V 电位区间内钝化膜呈p 型半导体特征;在011～019V 电位区间内钝化膜呈n 型半导体特征;在019～111V 电位区间内钝化膜呈p 型半导体特征.钝化膜的循环伏安曲线显示当温度低于55℃时,钝化膜结构比较稳定;当温度为55℃时,钝化膜稳定性趋向恶化;当温度超过55℃时,钝化膜稳定性下降.关键词　不锈钢;钝化膜;电化学性质;醋酸分类号　TG17216收稿日期:2006205228　修回日期:2006209212基金项目:科技部基础平台项目(No.2004D KA10080);中国石油化工股份有限公司科技开发部资助项目作者简介:程学群(1977—),男,讲师,博士对不锈钢钝化膜性质的研究已有许多报道[1-3],研究普遍认为不锈钢表面钝化膜具有半导体性质,其半导体性质与膜层的化学组成有关.张俊喜等[4]运用电化学阻抗法和光电化学法研究了304不锈钢在015mol ・L -1的Na 2SO 4溶液中钝化膜层半导体性质,通过测试Mott -Schottky 曲线讨论了钝化膜的n/p 型半导体性质.李伟善等[5]采用电化学阻抗、电化学噪声等方法研究了Fe 及其合金在中性水溶液中钝化膜的形成过程,结果表明钝化膜的电子性质受钝化膜形成电位、介质种类影响.Hakiki 等[6]使用Mott -Schottky 曲线分析和光电反应的方法对含钼不锈钢的研究指出,含钼不锈钢的钝化膜为n 型半导体膜,Mo 的作用是导致施主密度大量减少.316L 不锈钢在常温下对醋酸有很好的耐蚀性,但在高温醋酸介质中常常会发生腐蚀[7-8].醋酸是一种腐蚀性很强的有机酸,是石油化工、化纤生产及许多基本有机合成的重要原料.目前有关316L 不锈钢的钝化膜性质的研究大部分是基于无机溶液介质,而在有机介质如高浓度高温醋酸溶液中的钝化膜的电化学性质鲜有报道.本文通过电化学阻抗技术,并结合电化学循环伏安方法,研究不锈钢在不同温度醋酸溶液中钝化膜的电化学性质,为高温醋酸设备选材提供理论依据,为安全评定提供基础数据.1　实验方法实验材料为316L 不锈钢,其化学成分(质量分数,%)为:Si 0160,Mn 0180,P 01013,Mo 2128,Cr 17114,Ni 12158,C 01014,S 010073,Fe 余量.试样加工成<12mm ×3mm 的圆柱状,用酚醛塑料高温加压封边;试样表面用金相砂纸打磨、抛光,并用丙酮擦洗除油,在空气中放置24h 后备用;参比电极为特制高温Ag/AgCl 电极,电极内由Ag/AgCl 丝和饱和KCl 溶胶组成,电极外用聚四氟乙烯材料封装;辅助电极为贵金属铂片.实验溶液采用60%醋酸水溶液,并含012%的KCl ,用水浴锅控制温度.电化学测量采用Princeton Applied Research 2273电化学测试系统.EIS 曲线的测试频率为50mHz ～2MHz ,测量均在腐蚀电位下进行,交流激励信号幅值为10mV ;Mott -Schottky 曲线测试频率为1kHz ,电位极化范围是相对参比电极的-015V ～111V ,交流激励信号幅值为10mV.测定结果利用Z Simp Win 软件进行解析.循环伏安曲线的测试是从自腐蚀电位开始阳极方向扫描,扫描速率为5mV ・s -1,当电位扫描至自腐蚀电位以上600mV 时回扫.2　结果与讨论211　钝化膜的EIS 曲线图1是试样浸泡在不同温度下含氯醋酸溶液中的电化学阻抗谱.阻抗谱均由一个时间常数的容抗弧组成,表明316L 不锈钢在25～85℃温度范围内第29卷第9期2007年9月北京科技大学学报Journal of U niversity of Science and T echnology B eijingV ol.29N o.9Sep.2007均能形成稳定的钝化膜,且极化电阻R p 值很大,无点蚀发生.图1　316L 不锈钢浸泡在不同温度的含012%K C l 的醋酸溶液中电化学阻抗谱Fig.1　EIS of 316L stainless steel in acetic acid solution containing 012%K C l at different temperatures采用简单的等效电路R s (R p Q )对图1的阻抗数据进行拟合.其中R s 是溶液电阻,R p 是极化电阻.由于电极表面存在一定的弥散效应,解析时应使用常相位角元件Q (CPE )代替界面电容C .拟合的阻抗谱和实测的阻抗谱重合很好,可以说明等效电路基本反映316L 不锈钢在醋酸溶液中实际的腐蚀过程.阻抗谱的解析式可表达为:Z =R s +(Y R p +Y Q )-1=R s +[(1/R p )+Y 0(j ω)n ]-1(1)C =[Y 0(R p )1-n ]1/n(2)由式(1)和式(2)解析测得EIS 的结果列于表1.拟合出的EIS 主要参数极化阻力R p 和界面电容C 的解析值与温度的关系如图2.表1　EIS 拟合结果T able 1　Fitted results for EIST /℃R s /(Ω・cm 2)R p /(Ω・cm 2)Y 0/(s -1・Ω-1・cm -2)nC /(F ・cm -2)251151×1022147×1049140×10-501851109×10-4351120×1021149×1041125×10-401811145×10-4451115×1021139×1041129×10-401811147×10-4551100×1021130×1031197×10-401831149×10-4658159×1016106×1031182×10-401791187×10-4757164×1014100×1032120×10-401762111×10-4856174×1012168×1032165×10-401742135×10-4 由于材料表面上必然存在缺陷而引起材质成分、表面膜的不均一性.在发生点蚀的临界状态附近,活性阴离子优先在表面缺陷部位形成吸附的氯图2　极化阻力R p 和界面电容C 随温度的变化曲线Fig.2　Ch anges in the values of R p and C with temperature化物,吸附的氯化物在一定条件下与膜作用而导致膜的破坏,同时也阻滞膜的修复而维持表面活性,造成电极表面膜的保护性能变差.随着温度的升高,表面活性点也随之增多,这时表面的吸附、溶解、成膜过程加剧,在成膜和溶解的竞争过程中,膜中的吸附物和络合物增多,它们使电极表面富氯,氯离子的渗透导致钝化膜的导电性增加、致密性变坏,从而加速膜表面化学溶解速度导致钝化膜厚度减小,因此极化阻力R p 即电化学反应电阻随着温度升高而减小;另一方面,温度升高导致腐蚀性的氯离子以及溶解出来的金属离子扩散速度加快,导致材料表面双电层厚度减薄,界面电容增大,场强亦增大,因此氯离子更易渗入钝化膜,腐蚀反应更容易发生.212　钝化膜的Mott -Schottky 曲线钝化膜的半导体性质可用Mott -Schottky 理论来描述.对于n 型半导体:1C 2=2εε0eN D E -E fb -k Te (1)对于p 型半导体:1C2=-2εε0eN AE -E fb -k Te(2)式中,C 为氧化膜的空间电荷层电容,E 为外加电位,ε为氧化膜的相对介电常数,ε0为真空介电常数,e 为电子电量,N D 和N A 分别为电子施主和电子受主浓度,E fb 为平带电位,k 为Boltzmann 常数,T 为热力学温度.相对介电常数ε的取值一般在计算中都以钝化膜中组分对应的本体氧化物的相对介电常数作为近似值来计算[9],在本计算中取常用值15.应指出的是,采用式(1)和(2)来表征金属表面钝化膜的电子性质,关键在于空间电荷层电容的确定,而由实验测量的电容与钝化膜的空间电荷量有关.所以当测量的电位区间变化很大时,钝化膜的空间电荷量可能有较大变化,这时应该将电位分区间来解析.・219・北　京　科　技　大　学　学　报第29卷图3是316L 不锈钢在醋酸溶液中不同温度下的Mott -Schottky 图.实验测得各温度点下316L 不锈钢的Mott -Schottky 关系曲线,各段曲线走向类似,均出现了三段斜率不同的线段,这是由于禁带中存在不同的施主能级.文献[10]认为这种类型的钝化膜为双极性的,同时也表明钝化膜为多晶膜.说明温度对于316L 不锈钢钝化膜的半导体本征特性没有根本性的影响.根据各温度下的Mott -Schottky 曲线变化趋势,将曲线分为以下三个区.图3　316L 不锈钢在不同温度下测试的Mott -Schottky 曲线Fig.3　Mott -Schottky curves of 316L stainless steel at different temperature在Ⅰ区(-015～011V ),各温度点Mott -Schottky 图的斜率为负值,表明各温度下的钝化膜呈p 型半导体特征,斜率随温度的升高而减小.316L 不锈钢在醋酸中形成的钝化膜主要由Cr 2O 3、FeO 和NiO 组成[11],而Cr 2O 3、FeO 和NiO 均呈现p型半导体性质,证明由Mott -Schottky 曲线获得的结果是合理的.表2结果表明随着温度升高,钝化膜的电子受主密度增大.这是由于随着温度的升高,钝化膜表面部分较低价态的金属氧化物或氢氧化物,如Fe (OH )2、Cr 2O 3等被氧化为Fe 2O 3、CrO 3(CrO 2-4),导致价态升高,因而受主浓度增大.受主浓度增大能诱发双电层的钝化膜表面的阴离子浓度增大,即钝化膜表面的氯离子浓度增大,则加快了氯离子向钝化膜内的侵入,点蚀电位下降,腐蚀更易发生.25℃时钝化膜的平带电位约为27mV ,而85℃是钝化膜的平带电位约为152mV ,即随着温度的升高,钝化膜的平带电位正移了125mV.半导体平带电位的Nerstian[12]表达式为:E fb =-E F0/q +ΔΦH (3)其中,E F0/q 为空间电荷层的电位降,ΔΦH 为电极表面(由表面电荷决定)与外Helmholtz 层的电位差.由于半导体电极内部空间电荷层的电位降在平带电位下为零,因此平带电位的变化反映了Helmholtz双层电位分布的变化.阴离子在钝化膜表面的吸附量将导致钝化膜表面负电荷量变化,即导致ΔΦH 的变化,从而引起平带电位的改变.随着温度的升高,钝化膜表面的阴离子浓度增加,则ΔΦH 增加,因此钝化膜平带电位随温度升高正移.表2　25℃和85℃下钝化膜杂质施主和受主密度的计算值T able 2　C alculated values of donor density (N D )and acceptor density (N A )of p assivation f ilm at 25℃and 85℃区段T /℃斜率N D 或N A /m -3-015～011V25-341042177×102985-41652102×1030011～019V25421862120×102985131886178×1029019～111V25-661621141×102985-601131156×1029 在Ⅱ区(011～019V ),各温度点下Mott -Schottky 曲线随着温度的升高斜率基本相同,且均为正值,表明各温度下的钝化膜呈n 型半导体特征,而Fe 2O 3、CrO 3(CrO 2-4)均呈现n 型半导体性质,也说明由Mott -Schottky 曲线获得的结果是合理的.可见,在此电位区间钝化膜的电子施主浓度和平带电位受温度的影响很小.这是因为随着电位的继续升高,材料的溶解速度远大于溶解产物在溶液中的扩散速度,当材料表面溶解产物的浓度大于其溶解度就会析出而在材料表面形成完整的氧化膜,从而抑制了钝化膜的进一步溶解,而钝化膜则最终形成Fe 2O 3、CrO 3(CrO 2-4)等稳定结构,此时各温度下膜层中的电子均贫乏,电容值趋于一个定值.在Ⅲ区(019～111V ),各温度点下Mott -Schottky 曲线随着温度的升高斜率基本相同,且均为负值,表明各温度下的钝化膜呈p 型半导体特征.可见,在此电位区间钝化膜的电子施主浓度和平带电位受温度的影响很小.这是因为随着电位的继续升高,各温度下膜层表面均会发生氧化物的溶解,部分高价态的氧化物发生还原反应,而内层的Fe 、Cr 和Mo 等可能被腐蚀生成相应的低价态氧化物,构成钝化膜的氧化物成分发生改变,因而钝化膜的的半导体特性因此也发生了转变.213　钝化膜的循环伏安曲线图4是钝化膜在不同温度下的循环伏安曲线.正扫方向电极电流密度随着电位的正移经历了从负到正的过程,这表明钝化膜层中组分随电位正移发生氧化反应;而电位回扫时,电流密度表现为由正到负的过程,此过程中钝化膜组分中的高价氧化物将・319・第9期程学群等:316L 不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质发生还原,向低价氧化物转化.各温度下的回扫电流密度曲线均在0～012V 左右出现了一个还原电流密度峰值,而此电位范围恰好是前文Mott -Schottky 关系曲线中的Ⅰ区和Ⅱ区转换电位区,由以上分析可知此电位下的钝化膜结构达到最稳定,所以电流密度出现了最小值.图4　316L 不锈钢在25,35和45℃温度下测试的循环伏安曲线Fig.4　Curves of cyclic voltammetry of 316L stainless steel at 25,35and 45℃当温度低于55℃时(如图4),25,35和45℃正扫和回扫电流密度曲线趋势基本相同,电流密度均没有出现明显的峰值,同一电位下回扫电流密度略低于正扫电流密度,表明阳极极化后的钝化膜具有更致密的结构.这说明在此温度范围内,316L 不锈钢在醋酸溶液中钝化膜结构比较稳定,具有很好的耐腐蚀性.图5　316L 不锈钢在55℃温度下测试的循环伏安曲线Fig.5　Curves of cyclic voltammetry of 316L stainless steel at 55℃当温度为55℃时(如图5),相同电位下的电流密度值均比温度在55℃以下时大.在0125～017V 之间,回扫电流密度高于正扫电流密度,且回扫曲线出现明显的阳极电流密度峰值,这表明氧化膜在正扫过程中发生了一定程度的溶解,因此回扫时发生钝化膜的自修复而产生阳极电流.在0105～0125V 之间,回扫电流密度低于正扫电流密度,这表明当电位降到一定值时材料仍然能够发生自钝化重新形成保护性良好的钝化膜.很显然,钝化膜在温度为55℃时稳定性趋向恶化.由图2的EIS 曲线拟合出的结果可以发现,在55℃时,极化电阻R p 出现急剧减小的拐点,而界面电容出现急剧增大的拐点.当温度超过55℃时(如图6),65,75和85℃正扫和回扫电流密度曲线整体趋势基本相同,但同一电位下回扫电流密度高于正扫电流密度.正扫电流密度出现明显的阴极电流密度峰值,该峰值点对应的电位即为过钝化电位,过钝化电位随温度升高而降低,表明温度升高材料的钝化区变窄.回扫曲线出现明显的阳极电流密度峰值,这是由于当正扫电位进入过钝化电位区,当电位进一步增大时,钝化膜层表面氧化物会发生溶解,所以电流密度值迅速增大;回扫时,由于膜层表面已遭到破坏,钝化膜的自修复过程导致在一定电位区间内,电流密度值继续增大,即出现阳极电流密度峰值.图6　316L 不锈钢在65,75和85℃温度下测试的循环伏安曲线Fig.6　Curves of cyclic voltammetry of 316L stainless steel at 65,75and 85℃3　结论(1)316L 不锈钢在含012%KCl 的60%醋酸溶液中的EIS 曲线表明:在醋酸溶液中的阻抗谱表明316L 不锈钢在25～85℃温度范围内均能形成稳定的钝化膜,随温度升高极化阻力下降而界面电容增大.(2)316L 不锈钢在含012%KCl 的60%醋酸溶液中的Mott -Schottky 曲线表明:温度对于316L 不锈钢钝化膜的半导体本征性质没有根本的影响,在-015～011V 电位区间内且温度85℃以下时,钝化膜呈p 型半导体特征;在011～019V 电位区间内且温度85℃以下时,钝化膜呈n 型半导体特征;在019～111V 电位区间内且温度85℃以下时,钝化膜呈p 型半导体特征.(3)316L 不锈钢在含012%KCl 的60%醋酸・419・北　京　科　技　大　学　学　报第29卷溶液中的循环伏安曲线表明:当温度低于55℃时,钝化膜结构比较稳定;当温度为55℃时,钝化膜稳定性趋向恶化;当温度超过55℃时,钝化膜稳定性下降.参　考　文　献[1]　Schmuki P ,Bohni H J.Electronic properties and their local reso 2lution of passive film on stainless steels.E lectrochem Soc ,1992,119:1908[2]　林玉华,杜荣归,胡融刚.不锈钢钝化膜耐蚀性与半导体特性的关联研究.物理化学学报,2005,21(3):740[3]　程学群,李晓刚,杜翠薇.316L 不锈钢在含氯高温醋酸溶液中的自钝化行为.北京科技大学学报,2006,28(9):840[4]　张俊喜,乔亦男,曹楚南.不锈钢载波钝化膜的半导体性质.化学学报,2002,60:30[5]　李伟善,陈红雨,袁中直.Fe 基合金钝化膜点蚀敏感性的电化学研究.电化学,2004,10:397[6]　Hakiki N B ,Da Cunha M B.Electronic structure of passive filmsformed on molybdenum 2containing ferritic stainless steels.E lec 2trochem Soc ,1996,143:3088[7]　张亚明.仪征化纤化工厂腐蚀情况调查.腐蚀科学与防护技术,2000,12(6):364[8]　Cheng X L ,Ma H Y ,Chen S H ,et al.Corrosion of iron in acidsolutions with hydrogen sulfide.Corros Sci ,1998,41(2):321[9]　Paola A D.Semiconducting properties of passive films on stainlesssteels.E lctrochim Acta ,1989,34:203[10]　Tsuchiya H ,Fujimoto S ,Chihara O.Semiconducting behaviorof passive films formed on pure Cr and Fe -Cr alloys in sulfuric acid solution.E lectrochim Acta ,2002,47:4357[11]　Turnbull A ,Ryan M ,Willetts A.Corrosion and electrochemicalbehaviour of 316L stainless steel in acetic acid solutions.Corros Sci ,2003,45:1051[12]　Morrison S R.半导体与金属氧化物电极的电化学.吴辉煌,译.北京:科学出版社,1988　Electrochemical properties of passivation film formed on 316L stainless steel in acetic acidCHEN G X uequn1),L I Xiaogang1),DU Cuiwei1),YA N G L i xia2)1)Materials Science and Technology School ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China 2)School of Material Science &Chemistry Engineering ,China University of G eoscience (Wuhan ),Wuhan 430074,ChinaABSTRACT The electrochemical properties of passivation film on 316L stainless steel were investigated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS ),Mott -Schottky analysis and cyclic voltammetry graph under the corresponding conditions.The result shows that passivation film on 316L stainless steel is steady in 60%acetic acid solution from 25℃to 85℃,the polarization resistance decreased but the interface capacitance increased with increasing temperature.There is no obvious relation between temperature and semiconductor intrinsic prop 2erties.The passivation film represents the n 2semiconductor characteristic in the potential interval of -015-011V ,the p 2semiconductor characteristic in the potential interval of 011-019V ,and the n 2semiconductor characteristic in the potential interval of 019-111V.The graph of cyclic voltammetry shows that when the temperature is lower than 55℃the passivation film ’s structure is more steady ,when the temperature is 55℃its stability tends to worsen and when the temperature exceed 55℃its stability declines.KE Y WOR DS stainless steel ;passvation film ;electrochemical properties ;acetic acid・519・第9期程学群等:316L 不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质。

316L不锈钢钝化膜在Cl_介质中的耐蚀机制

Fig 1 Polar ization curves of 316L SS in the 3 5% NaCl solution ( a) before passive treatment, ( b) after passive treatment
2 2 钝化膜的组成与结构为获得钝化膜的组成与结构 , 运用 XP S 分析了钝化膜中元素及存在状态 . 图 2 为钝化膜表面溅射 40 s 后的 XPS 全谱, 有明显的 Cr 2p 、 Fe2p 、 Ni2p 峰和 O 1s峰 , 表明钝化膜中的主要组成元素是以氧化态形式存在的 . 为了深入分析钝化膜中主要组成元素的价态及
Table 1 Values of parameters f rom impedance measurements
E/ V R s/ R r/ 0 2 2 479 219500 0 3 2 5 100640 0 261 0 35 2 907 118120 0 258 0 4 5 603 149420 0 244 0 45 1 714 13799 0 218 0 6 7 61 2492 0 169
312
腐蚀科学与防护技术
2
12 卷
中形成的钝化膜的组成与结构 , 运用电化学交流阻抗研究了钝化膜的电性能 , 分析了钝化膜结构、电性能与其耐蚀性的关系 .
度为 10 mA/ cm , 能量为 1 6 keV, 试样面积为 10 mm 10 m m, 分析室的压力为 10- 8 P a, 结合能用 C 1s 284 8 eV 标定. 运用交流阻抗方法测定钝化膜的介面电容 . 交流阻抗测试系统采用英国 Solat ran 公司的 1280FRA, 试验溶液 1 mol/ L 的 NaCl 溶液 , 以饱和甘汞电极作为参比电极 , 双碳棒作为辅助电极. 选择不同电位测量电化学阻抗谱, 选用频率范围为 104 ~ 10- 2 H z, 正弦电位的振幅为 10 mV, 对数扫频 , 每倍频程 8 步 . 测试结果用随机软件计算体系的电化学参数 .

不锈钢钝化膜研究进展

不锈钢钝化膜研究进展摘要: 综述了不锈钢钝化膜的成膜机制、表面膜的组成结构与半导体性能.总结了钝化过程的研究方法、钝化膜的耐腐蚀原因与不诱钢的表面处理技术。

关键词：不锈钢; 钝化膜; 半导体性能; 腐蚀1.前言不锈钢由于优良的力学性能、机械加工性能和耐腐蚀性能而得到广泛的应用,然而不锈钢在许多工业环境中因局部腐蚀如点腐蚀、缝隙腐蚀、晶问腐蚀及应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳等造成的破坏损失仍是相当严重的。

研究表明,不锈钢表面状态即钝化膜的性能、组成、结构与各类局部腐蚀的萌生有关,表面钝化膜结构的完整性与均一性是不锈钢耐腐蚀的重要原因之一。

本文综述不锈钢钝化膜的研究进展。

1.1对钝化膜的认识不锈钢表面存在钝化膜为许多实验事实所证实。

如在30%硝酸中镍铬不锈钢[1]钝化表面形成的钝化膜主要由CrO3或Cr2O7离子;CrO3离子、Cr2O3组成,并含有少量的CrOOH和FeOOH。

表面分析结果[2]表明，金属的钝化膜内还含有H、OH离子或H2O。

关于钝化理论的研究，最早的有Evans[3]的氧化膜理论,认为金属钝性是由于表面形成氧化膜引起的;Ulig[4]的吸附理论,认为金属钝性是由原子或离子在金属表面上的化学吸附所引起的。

另外还有金属变态理论、反应速度理论、化学钝化理论、价值理论、电子构型理论等。

这些理论中以成相膜理论和吸附膜理论为代表,许多研究者认为.吸附和成膜可以看作钝化的两个阶段,吸附是钝化的必要和必经步骤,成膜则是钝化的充分和完成步骤。

金属的钝化依条件不同，吸附膜和成相膜都有可能分别起主要的作用。

在钝化膜的结构模型中,以Okamoto等[5,6]提出的模型最常被引用,认为开始形成的钝化膜主要是H2O-M-OH2的结构,即H以H2O的形式存在于钝化膜中,随着时效或钝化的进行,通过去质子化反应形成HO-M-OH的结构,并进一步向O-M-O的稳定结构过渡。

Elsener等[7]研究了不锈钢在有机含水介质中的活化一钝化转变提出,从介质方面讲金属的钝化本质是水的去质子化过程。

不锈钢纳米涂层含氯环境下Mott-Schottky曲线分析

不锈钢纳米涂层含氯环境下Mott-Schottky曲线分析
彭福官;邓锐
【期刊名称】《九江职业技术学院学报》
【年(卷),期】2016(000)001
【摘要】本研究以Fe-20Cr不锈钢为对象,采用磁控溅射技术制备纳米涂层,用多种配比的酸性腐蚀溶液侵蚀Fe-20Cr纳米涂层样本,样本表层产生钝化膜,利用Mott-Schottky曲线分析钝化膜半导体特性,发现纳米涂层被侵蚀后产生的钝化膜为n型半导体.
【总页数】3页(P67-68,43)
【作者】彭福官;邓锐
【作者单位】九江职业技术学院,江西九江332007;九江职业技术学院,江西九江332007
【正文语种】中文
【中图分类】TG174
【相关文献】
1.含气量对持续承载混凝土梁在冻融与氯腐蚀环境下性能的影响 [J], 马彬;沈孛;叶英华
2.含氯环境下混凝土中钢筋腐蚀因素试验分析 [J], 梁惠;王军
3.含氯环境下外部湿度对混凝土中钢筋腐蚀影响的试验研究 [J], 王军
4.含氯环境下影响混凝土中钢筋腐蚀因素试验研究 [J], 吴方国;王纪芳
5.H_2S对316L不锈钢含Cl^-环境下点蚀行为的影响 [J], 薛俊鹏;于勇;张雷;杨萍;钟文;路民旭
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不锈钢材料在半导体设备中的使用

不锈钢材料在半导体设备中的使用1.概述随着半导体技术的迅猛发展，半导体设备的制造和应用也得到了广泛的推广和应用。

在半导体设备制造过程中，材料的选择起着至关重要的作用。

不锈钢材料因其优异的抗腐蚀性能、高强度和良好的加工性能，在半导体设备中得到了广泛的应用。

本文将重点探讨不锈钢材料在半导体设备中的使用情况。

2.不锈钢材料的特性不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性和耐热性的金属材料，主要成分为铁、铬、镍和其他合金元素。

不锈钢材料经过特殊的加工和热处理工艺后，具有高强度、良好的塑性和耐磨性，适用于各种复杂的工作条件。

不锈钢材料还具有良好的表面光洁度和易清洁性，能够满足半导体设备对干净无尘的环境要求。

3.不锈钢材料在半导体设备中的应用不锈钢材料在半导体设备中具有广泛的应用，主要体现在以下几个方面：3.1真空设备半导体设备中的真空设备是非常重要的组成部分，用于制造和处理半导体材料。

不锈钢材料因其良好的封闭性能和抗腐蚀性能，常被应用于真空腔体、真空管和真空阀门等部件的制造。

3.2离子注入设备离子注入是半导体材料表面处理的一种重要方法，而不锈钢材料具有良好的抗腐蚀性和热稳定性，因此常被应用于离子注入设备的制造。

3.3化学气相沉积设备化学气相沉积是一种重要的半导体材料制备技术，而不锈钢材料在化学气相沉积设备中常用于反应室、管道和阀门等部件的制造，以确保设备在高温和腐蚀性气体环境中的稳定性和安全性。

3.4热处理设备半导体材料在制备过程中需要进行严格的热处理，而不锈钢材料由于其良好的耐热性和高温稳定性，常被应用于热处理设备的制造和部件的选择。

4.不锈钢材料在半导体设备中的优势不锈钢材料在半导体设备中的应用具有以下几个优势：4.1良好的耐腐蚀性能在半导体设备中，化学气相沉积、真空蒸发、离子注入等过程中会产生大量的腐蚀性气体或液体，而不锈钢材料具有良好的耐腐蚀性能，能够有效防止设备部件的腐蚀和损坏。

4.2高强度和稳定性不锈钢材料经过特殊处理后，具有优异的抗拉伸强度和热稳定性，能够满足半导体设备在高压、高温环境下的稳定运行要求。

316L不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质

316L不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质程学群;李晓刚;杜翠薇;杨丽霞【期刊名称】《北京科技大学学报》【年(卷),期】2007(029)009【摘要】通过电化学阻抗方法测量316L不锈钢在25～85 ℃的醋酸溶液中的EIS 曲线和Mott-Schottky曲线,并测量各温度点下的循环伏安曲线,研究了钝化膜的电化学性质. 研究结果表明:在醋酸溶液中的阻抗谱表明316L不锈钢在25～85 ℃温度范围内均能形成稳定的钝化膜,随温度升高极化阻力下降而界面电容增大. 温度对于316L不锈钢钝化膜的半导体本征性质没有根本的影响:在-0.5～0.1 V电位区间内钝化膜呈p型半导体特征;在0.1～0.9 V电位区间内钝化膜呈n型半导体特征;在0.9～1.1 V电位区间内钝化膜呈p型半导体特征. 钝化膜的循环伏安曲线显示当温度低于55 ℃时,钝化膜结构比较稳定;当温度为55 ℃时,钝化膜稳定性趋向恶化;当温度超过55 ℃时,钝化膜稳定性下降.【总页数】5页(P911-915)【作者】程学群;李晓刚;杜翠薇;杨丽霞【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京,1000831;北京科技大学材料科学与工程学院,北京,1000831;北京科技大学材料科学与工程学院,北京,1000831;中国地质大学材料科学与化学工程学院,武汉,,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TG172.6【相关文献】1.316L和316LN不锈钢在高温高盐溶液中钝化膜的性能研究 [J], 王育武;姜瑞景;赵景茂2.316L不锈钢在含氯高温醋酸溶液中的自钝化行为 [J], 程学群;李晓刚;杜翠薇3.316L不锈钢TIG焊接接头在H_2S溶液中的钝化性能 [J], 卢向雨;姚胜;唐俊荣;赵刘明;冯兴国4.恒电位──恒电流瞬态响应技术研究钝化膜多层结构Ⅲ．氯化钠溶液中2205和316L不锈钢钝化膜稳定性的研究 [J], 唐子龙;宋诗哲;康翠荣5.恒电位－恒电流瞬态响应技术研究钝化膜多层结构──Ⅱ．2．5mol／LH_2SO_4溶液中2205和316L不锈钢钝化膜的结构与生长规律的研究 [J], 唐子龙;宋诗哲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不锈钢研究报告范文

不锈钢研究报告范文不锈钢是一种合金钢，由于其具有较高的耐腐蚀性、耐高温性和机械性能，在许多领域得到广泛应用。

本报告旨在探讨不锈钢的研究进展及其应用领域。

一、不锈钢的研究进展不锈钢的研究主要集中在合金元素、材料组织和制备工艺等方面。

首先，合金元素的添加可以改变不锈钢的特性。

例如，添加铬元素可以提高不锈钢的耐腐蚀性能；添加镍元素可以提高不锈钢的强度和塑性。

其次，材料的组织对不锈钢的性能也有影响。

通过控制材料的相变和晶界结构，可以优化不锈钢的力学性能和耐蚀性能。

最后，制备工艺的创新对于提高不锈钢的性能至关重要。

采用新的制备工艺，如高温变形和冷变形等，可以获得具有较高强度和塑性的不锈钢材料。

二、不锈钢的应用领域不锈钢在许多领域都有广泛的应用。

首先，不锈钢在建筑领域得到广泛应用。

不锈钢板材、管材和型材可以用于建筑立面、屋顶和室内装饰等。

其次，不锈钢在汽车工业中也有重要的应用。

由于其耐腐蚀性能和高温性能，不锈钢可以用于汽车的排气系统、液压系统和制动系统等。

此外，不锈钢还可用于制作厨房用具、化工设备、医疗器械等。

三、不锈钢研究的挑战尽管不锈钢已取得了许多研究进展和广泛应用，但仍面临一些挑战。

首先，不锈钢的生产成本相对较高，限制了其在一些领域的应用。

其次，不锈钢在高温和高应力环境下可能会发生形变和断裂等问题。

最后，不锈钢的耐腐蚀性能还有待进一步提高，以满足特定工况下的需求。

综上所述，不锈钢的研究进展和应用领域都取得了较大的进展，但仍面临一些挑战。

未来的研究应重点关注不锈钢的成本降低、性能提高和应用拓展等方面，以推动不锈钢行业的发展。