304不銹鋼鈍化膜在海水介質(zhì)中的半導體特性研究.pdf

1、眾所周知，不銹鋼材料由于在其表面會自發(fā)的形成一層很薄而穩(wěn)定的鈍化膜(一般不超過10nm)，因而具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，但是在海洋環(huán)境中，尤其是在微生物膜存在的情況下很容易發(fā)生局部腐蝕，因而，長時間浸泡在海水中就會造成失效破壞，給人類生命及國家財產(chǎn)帶來極大的損害。 本論文主要以半導體理論和腐蝕電化學原理為基礎，利用電化學測試方法和Mott-Schottky法，由Mott-Schottky圖得到鈍化膜的摻雜濃度(N<,D>)、平帶電位

2、(V<,fb>)、半導體類型(N/P)、肖特基勢(V<,S>)等信息，由此推測不銹鋼鈍化膜的半導體特性。然而，對不銹鋼在海水介質(zhì)中，使用電容一電位法對其半導體特性和耐蝕性的系統(tǒng)研究少見報道，因此，研究電容-電位法在海水介質(zhì)中的有效性，并根據(jù)Mott-Schottky圖研究不銹鋼鈍化膜的半導體性和耐海水腐蝕性具有重要的理論和現(xiàn)實意義。論文主要工作和結論如下： 1．根據(jù)邊界條件等假設和電化學阻抗、電容一電位的測量分析，證明了Helm

3、holtz層電容遠小于空間電荷層電容，而且，鈍化膜厚度不隨掃描電位的變化而變化，由此驗證了使用Mott-Schottky曲線法研究鈍化膜在海水介質(zhì)中半導體特性是可行的；同時，通過實驗和理論分析，探索了電容與測量頻率的依賴關系； 2．用電容-電位法研究了不銹鋼鈍化膜在海水介質(zhì)中的半導體特性。結果表明，在高于平帶電位的電位范圍，鈍化膜表現(xiàn)為N型半導體；在低于平帶電位的電位范圍，鈍化膜表現(xiàn)為P型半導體。并計算出平帶電勢E<,fb>為-

4、0.424V，點缺陷濃度 N<,D>為8.47×10<'23>cm<'-3>； 3．通過對不同成膜電位下的阻抗圖和Mott-Schottky曲線的測試，驗證了Cl<'->的侵害性及鈍化膜半導體特性和耐蝕性的關系。結果表明，鈍化膜中缺陷濃度的大小關系著抗點蝕能力的強弱，缺陷濃度小，則抗點蝕能力強，缺陷濃度大，則抗點蝕能力弱；同時，發(fā)現(xiàn)在鈍化區(qū)間內(nèi)，304ss在海水介質(zhì)中陽極保護存在一個最佳保護電位區(qū)間；并且計算了不同成膜電位下的M