不锈钢的防腐

以不锈钢为例，请问如何提高不锈钢基染料敏化太阳能电池的稳定？

通常，习惯于按照金相组织把较普通的不锈钢分成三类：奥氏体型不锈钢(面心立方)、铁素体型不锈钢(体心立方)以及马氏体型不锈钢(体心正方或立方)。

当谈到在相当苛刻的环境中能够耐腐蚀的材料时，普通认为奥氏体不锈钢的耐蚀性是优异的。在腐蚀性较为和缓的环境中，铁素体不锈钢具有足够的耐蚀性能，在轻度腐蚀性环境中，若要求材料具有高强度或高硬度则马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢是可适用的。概括说来，应该认识到，对于某些会引起局部腐蚀(如点腐蚀和缠陈腐蚀)的非常苛刻的环境，即使是合金含量较高的奥氏体不锈钢也可能是不耐蚀的。对于这类情况，在寻求耐腐蚀材料时，可以在奥氏体型的Ni —Cr—Fe—(Mo、Cu、Nb)合金系列中考虑、选用。同样，对于在高温水、苛性碱或气态氯环境下使用的设备，也可以考虑选用Ni—Cr—Fe合金。

含镍不锈钢

(1)AISI300系列正如表1—1所示，300系列不锈钢是二十世纪七十年代美国所生产的各类不锈钢中产量最大的一类。300系列不锈钢的化学成分列于表2—1，它们的机械性能列于表2—2。300系列是经典的18／8(Cr8％一Ni 8％)不锈钢的成分改型合金，是一种广泛应用已达五十年之久的耐腐蚀材料。其中，为改善耐腐蚀性能而发展的较为重要的成分改型有：

(a)添加钼以改善钢的抗点腐蚀和缝隙腐蚀能力；

(b)降低含碳量或者以钛或铌加钽稳定化，以减小焊接材料的品间腐蚀；

(c)添加镍和铬，以改善钢的抗高温氧化能力；

(d)添加镍以改善钢的抗应力腐蚀性能。

影响孔蚀的规律可归纳为内因和外因两大类：内因是不锈耐蚀钢的成分相组织结构等：外因是腐蚀环境的组成和温度等．不锈耐蚀钢产生孔蚀的特征为：

(1)pH＞3的中性的弱腐蚀环境；

(2)某界限浓度以上的卤素离子(如Cl¯、Br¯等)——孔蚀的活化剂——例如在1N硫酸溶液中铁的孔蚀是[Cl¯]＞0.0003克分子／升便引起孔蚀。此浓度因金属和合金的组成和表面状态而异；

(3)孔蚀发生的临界电位，即孔蚀电位值因卤素离子浓度和添加元素而异；

(4)孔蚀发生前有孕育期(或称诱导期)；

(5)有氧化剂(如铁离子、汞离子，铜离子、双氧水和溶解氧等)存在时孔蚀加速，即孔蚀与金属离子的氧化还原电位有关；

(6)在钝化区，金属与有害的阴离子的亲合力大于氧的亲合力而产生孔蚀；

(7)孔蚀的钝化剂有氢氧根、硝酸根、铬酸根和硫酸根等。一般孔蚀具有成核过程的孕育期和成长过程的扩展期。

2—2影响孔蚀的环境因素

1．腐蚀介质的种类．—

不锈耐酸钢的孔蚀是在特定的腐蚀介质中发生的，特别是含Cl¯的水溶液几乎是产生孔蚀的主要原因，其它卤素离子(如Br¯和I¯)也引起孔蚀。另外也有氯酸根等介质产生孔蚀的报道，可是腐蚀破坏事例很少．

卤素离子的浓废

一般认为孔蚀只有当卤素离子在溶液中达到某一浓度以上时才产生．当然这个浓度界限是因使用材料成分和状态等的不同而异的．一般采用产生孔蚀的最小Cl¯浓度作为评定孔蚀趋势的一个参量。卤素离子的浓度与孔蚀电位的关系，可以下式表示之：

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1).各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用

1-1.铬在不锈钢中的决定作用：

决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明：

①铬使铁基固溶体的电极电位提高

②铬吸收铁的电子使铁钝化

钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。

1-2. 碳在不锈钢中的两重性

碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30 倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成—系列复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。

认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。

例如工业中应用最广泛的，也是最起码的不锈钢——0Crl3～4Cr13 这五个钢号的标准含铬量规定为12～14％，就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的，目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后，固溶体中的含铬量不致低于11.7％这一最低限度的含铬量。

就这五个钢号来说由于含碳量不同，强度与耐腐蚀性能也是有区别的，0Cr13～2Crl3 钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3 和4Cr13 钢，多用于制造结构零件，后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了克服18－8 铬镍不锈钢的晶间腐蚀，可以将钢的含碳量降至0.03％以下，或者加入比铬和碳亲和力更大的元素（钛或铌），使之不形成碳化铬，再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时，我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量，做到既满足硬度与耐磨性的要求，又兼顾—定的耐腐蚀功能，工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9Cr18 和9Cr17MoVCo 钢，含碳量虽高达0.85～0.95％，由于它们的含铬量也相应地提高了，所以仍保证了耐腐蚀的要求。

总的来讲，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的，大多数不锈钢的含碳量在0.1～0.4％之间，耐酸钢则以含碳0.1～0.2％的居多。含碳量大于0. 4％的不锈钢仅占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下，不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外，较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求，如易于焊接及冷变形等。

1-3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的

镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到24％；而只有含镍27 ％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。

基于上面的情况可知，镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组