洁净不锈钢耐蚀性的研究

尽管构成钝态保护膜的氧化物的耐蚀性非常高，但在实际使用中许多不锈钢难以在HCl中保持钝态。其原因之一可以认为是由于钢中存在着晶界和异相界面等面缺陷，以及析出物和第二相等体积型缺陷所致。为对此原因进行确认，因此日本制作了Fe-Cr合金薄膜，并采用IBSD和离子束增强沉积分析技术（IBED）对Fe-Cr合金薄膜的耐蚀性进行了评价。Fe-Cr合金薄膜是一种高质量的金属薄膜，其Cr含量为13～24%mass%，与实际使用的不锈钢基本相同。Fe-Cr合金薄膜为BCC结构，平均晶粒度为30nm左右，表面粗糙度（rms）为0.4～0.5nm。由于Fe-Cr合金薄膜不存在光学显微镜和SEM可观察到的微细析出物和第二相，因此可以视为这是一种理想的洁净不锈钢。

根据在1kmol·m-3HCl和1kmol·m-3NaCl中IBSD-Fe2O3-Cr2O3合金薄膜及在研究室采用高频真空溶解炉制作的Fe-18Cr合金体的阳极极化曲线可知，IBED合金薄膜在1kmol·m-3HCl中自然浸渍状态下出现钝化，在电位高于0.9V的情况下，在产生过钝态溶解状态前可一直稳定维持钝态。另外，在1kmol·m-3NaCl中没有出现孔蚀敏感性。由上可知，如果材料中没有析出物和第二相等微观缺陷，就可利用Cr富集复合氧化物固有的良好耐蚀性抵御高浓度HCl的腐蚀，还可提高耐孔蚀性。

根据真空溶解的Fe-Cr合金体和喷溅沉积的Fe-Cr合金薄膜的孔蚀电位与耐孔蚀性指数PRE（=Cr+3.3Mo）的关系可知，真空溶解的Fe-Cr合金和市售的Type304及316L钢的孔蚀电位与PRE之间具有直线关系，大量添加Cr和Mo（高合金化）可有效提高耐蚀性。孔蚀电位和钝态保护膜成分之间有相互关系。但是，由于喷溅合金膜和高纯度Type304及316L钢没有这种直线关系，因此这些材料的孔蚀电位与钝态保护膜成分没有关系。也就是说，只有材料在中性氯化物溶液中发生了孔蚀，才是控制材料是否会因该孔蚀而产生缺陷的直接原因。如果能对这种材料缺陷进行判定，并弄清孔蚀发生的机理，就可以采用高合金化以外的手段来大幅度提高耐蚀性。