表面粗糙度对非晶态合金亚稳态小孔形核和生长的影响

D0I:10.13374/j.issn1001053x.1996.s2.003 第18卷增刊 北京科技大学学报 VoL.18 1996年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct1996 表面粗糙度对非晶态合金亚稳态 小孔形核和生长的影响 左禹 符适 北京化工大学应用化学系，北京 摘要用恒电位和动电位极化法研究了表面粗糙度对非晶态NiCrFeSiB合金亚稳态小孔形核和 生长的影响.粗糙表面显著促进亚稳态小孔的形核，在恒电位下，亚稳小孔的生长电流随时间的 平方线性增长为-o-o)子.生长速度参数k和亚稳态小孔的峰值电流都服从对数正态分布.在 粗髓表面上亚稳态小孔的生长速度略高，且分布范围较大 关键词孔蚀，电流波动，表面粗糙度，非晶态合金 孔蚀形核前的电流波动是亚稳态小孔形核、生长又再钝化的结果，它与其后的稳定孔蚀 形核过程有密切的联系，近年来受到不少研究者的关注“~列通过对亚稳态小孔形核和生 长过程的研究，可进一步理解孔蚀的诱发过程及影响因素.粗糙表面不仅使孔蚀破坏电位 E,负移，也使亚稳态小孔的形核电位负移.Williams等曾提出一个孔蚀形核的临界溶液 模型，认为小孔形核与表面粗糙度、局部溶液酸度和钝态电流密度有关，在粗糙表面上局部 更容易达到临界酸度值从而有利小孔形核.Burstein等SI的工作表明，粗髓表面上能够被激 活的活性点数目较多.过去的工作主要针对不锈钢进行，由于表面存在许多非金属夹杂， 小孔的形核和生长同时受到表面粗随度和表面夹杂物的影响，其各自的作用还不十分清楚. 非晶态合金具有均匀的化学和物理性质，不含表面夹杂物，适合于研究表面粗糙度的作 用.本文研究了两种不同表面粗糙度的非晶态NiCrFeSiB合金的亚稳态小孔形核和生长过 程，探讨了表面粗糙度的影响 1实验方法 试验材料是用快速冷却法制备的非晶态镍基合金薄带，质量分数为(%)Ni-13Cr -3Fe-4.5Si-2.8B,厚度为0.035mm.材料首先用手工研磨至900#SiC砂纸，然后在50 ℃的25%HNO,中钝化1h,试片焊上导线后用环氧树脂涂封，暴露面积为1cm2.在电化 学试验前，试片暴露部分分别再用600#或900#SC砂纸研磨，用丙酮和去离子水洗净. 用恒电位和动电位极化法研究试样在NaC1溶液0.1mol/1中的电流波动行为.在恒电位 试验中，先以0.3mV/s的电位扫描速度将试样由开路电位极化到600mV(SEC),然后保 1996-01-22收稿第一作者男44岁牧授博士 ·冶金部腐蚀一磨蚀'表面技术开放研究实验室资助

第 18 卷 增刊 1 9 9 6年 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i yt o f S c i e n e e a n d T e c h n o l o gy B e ij in g V o l . 1 8 o e t 。 1 9 9 6 表 面粗糙度 对非 晶态合金 亚稳 态 小孔形 核和 生长 的影 响 ’ 左 禹 符适 北京 化工 大学 应用 化学 系 , 北京 摘要 用 恒 电位 和动 电位 极化法 研究 了表 面粗 糙度对 非晶态 NI C rF es iB 合金 亚稳 态小孔形 核和 生 长的影 响 粗糙表面 显著促进 亚稳态小孔 的形 核 , 在恒 电位下 , 亚稳 小孔 的生 长电流 随时间的 平方 线性 增长为 吞2户权t 一 0)t , . 生 长速度参 数 k 和亚稳态小孔 的峰值 电流都服从对数 正态分 布 . 在 粗糙表 面上 亚稳态小孔的生长速度 略高 , 且分布范围较大 . 关健词 孔蚀 , 电流波动 , 表面粗 糙度 , 非晶态合金 孔 蚀形 核 前的 电流波 动是 亚稳态 小 孔形 核 、 生 长又 再 钝 化的结 果 , 它与 其后 的稳定 孔蚀 形 核过 程 有 密切 的 联系 , 近 年来 受 到 不 少研 究 者 的 关注 「’ 一 ’ ! . 通 过 对亚 稳态 小 孔形 核 和 生 长过 程 的研 究 , 可 进 一步 理解 孔 蚀 的 诱发 过程 及 影 响 因素 . 粗糙 表 面不仅 使 孔蚀 破 坏 电位 几 负 移 , 也 使亚 稳态 小孔 的形 核 电位 负移 . w il i am s 等犷’ ! 曾提 出一个 孔 蚀形 核 的 临界 溶液 模型 , 认 为小 孔形 核 与表 面粗糙 度 、 局 部 溶液 酸度 和钝 态 电流 密度有 关 , 在粗 糙表 面 上 局 部 更 容易 达 到临 界酸 度值 从而 有 利小 孔形 核 . B ur st e in 等川 的 工作 表 明 , 粗糙 表 面上 能够 被激 活 的 活性 点 数 目 较 多 . 过 去 的 工 作 主要 针 对不 锈 钢 进 行 , 由于 表 面存在 许多 非金 属 夹 杂 , 小 孔 的形 核和 生 长 同时受 到 表 面粗 糙 度和 表 面夹杂物 的影 响 , 其 各 自的作 用还不 十分 清 楚 . 非 晶 态合 金 具 有 均 匀 的化学 和 物 理 性 质 , 不 含 表 面 夹 杂物 , 适 合于 研 究 表 面 粗 糙 度 的作 用 . 本 文研 究 了两 种 不 同表 面粗 糙度 的非 晶态 N CI r F e is B 合 金 的 亚 稳 态小 孔 形核 和 生 长过 程 , 探讨 了表 面粗糙 度 的影 响 . 1 实验 方法 试 验 材 料 是 用 快速 冷 却 法 制 备的 非 晶 态 镍 基 合金 薄带 , 质 量 分 数 为 (% ) N i一 13 cr 一 3F e 一 .4 5 1 一 .2 8 B , 厚 度 为 .0 0 35 ~ . 材料 首 先用 手工 研磨 至 90 0# is c 砂 纸 , 然后 在 50 ℃ 的 2 5% H N O , 中钝 化 l h , 试片 焊 上 导线 后 用 环 氧树 脂 涂 封 , 暴 露 面积 为 1 c m 2 . 在 电化 学 试验前 , 试片暴露 部分 分别 再 用 6 0 0# 或 9 0 0 # is C 砂 纸 研磨 , 用 丙酮 和去 离子水洗 净 . 用 恒 电位和动 电位 极化 法研 究试 样在 N a CI 溶液 0 . 1 m ol I/ 中 的电流 波动行 为 . 在恒 电位 试 验 中 , 先 以 .0 3 m v / s 的电位 扫 描 速度 将 试 样 由开 路 电位 极化 到 6 0 m v s( E C ) , 然后 保 19 9 6 一 0 1 一 2 2 收稿 第一作者 男 科岁 教 授 博 士 . 冶金部腐蚀一磨蚀 与表面 技术开 放研究 实验室 资助 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. s2. 003

*12· 北京科技大学学报 1996年 持电位恒定，用X-Y记录仪连续记录电流变化，试验持续2h.在动电位试验中，以 0.1mV/s的扫描速度由开路电位起对试样进行阳极极化，并记录电流变化直到稳定孔蚀发 生.试验使用1台HDV-7型恒电位仪.由于亚稳态孔蚀行为的随机性，每次实验重复8 次，并都使用新试片，所得结果累加后进行统计分析，试验温度为25℃，所记录的电位值 均相对于饱和甘汞电极 2实验结果 图1是恒电位下测量的电流波动示意图，所有电流峰都具有上升较慢、下降很快的特 点，表征亚稳态小孔慢速生长和迅速再钝化对若干较大的电流上升段的分析表明，电流1 和时间t的平方之间存在线性关系，如图2.不锈钢的亚稳态蚀孔生长也有同样的关系4,6， 2.0 1.50 1.8 1. 1.00 0.50 10010 0.00 2030405060 0 10 20 % 40 t/s iig 图1恒电位下的电流波动示意图 图2电流峰值上升段与时间的关系 由于小孔的表面积随其直径的平方线性增 大，它表明亚稳态小孔生长时电流密度是恒 75 定的. 图3显示了动电位扫描条件下电流波动 m 500 50 数目随电位升高的变化，图中纵坐标是电位 每移动25mV期间记录的电流峰数目，横坐 标取该电位区间的中点，每一数据点是8次 25 重复试验的平均值.由图可见，在600#砂纸 研磨表面，大约400mV时开始出现亚稳态 蚀孔，随电位升高，起初数目增加较快，随 400 500600700800 后保持在一定范围内.在900#砂低研磨表 E/mV(SEC) 图3不同表面粗糙度时亚稳态小孔数目随电位 面，亚稳蚀孔开始出现的电位正移约 的变化 100mV,数目明显减少.这一结果与不锈钢 的结果)不同，在不锈钢表面开始出现电流波动的电位显著较负，且随电位升高，波动数 目达到峰值后又很快减少，这一现象被归因于在不锈钢表面由非金属夹杂决定的活性点的 耗竭，本文结果表明，在不含夹杂物的非晶态合金表面，亚稳蚀孔形核显著正移：试样表 面粗糙度降低，则亚稳蚀孔形核电位电位正移且数目减少 在600mV的恒电位下观察了电流波动数目随时间的变化，粗糙表面仍显示出较多的

. 12 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 6 年 持 电位 恒 定 , 用 X 一 Y 记 录 仪 连 续 记 录 电 流 变 化 , 试 验 持 续 Z h . 在 动 电位 试 验 中 , 以 0 . 1 m V / s 的扫描 速度 由开路 电位起 对 试样 进行 阳 极极 化 , 并 记录 电 流变化 直到 稳定孔 蚀发 生 . 试验 使用 l 台 H D v 一 7 型 恒 电位 仪 . 由于亚 稳态 孔 蚀行 为 的 随机性 , 每次 实验 重复 8 次 , 并都使用 新试 片 , 所 得结 果累 加 后进 行 统计分 析 , 试验 温度 为 25 ℃ , 所 记 录的 电位值 均 相对于 饱和 甘汞 电极 . 2 实验 结果 图 l 是恒 电位 下测 量 的 电 流波 动示 意 图 , 所 有 电流 峰都 具有 上 升较 慢 、 下 降很 快 的 特 点 , 表 征亚 稳 态小 孔慢 速 生 长和 迅速 再钝 化 对若 干较 大的 电流 上升段 的分析 表 明 , 电流 I 和 时 间 t 的 平方 之 间 存在 线 性 关 系 , 如 图 2 . 不 锈 钢 的亚稳 态 蚀孔 生 长也 有 同样 的关 系附〕 , , · ” 1 1 ` · , 0 一 n O ù 代、 `丁 L 6 犷、试二 =L 女 1 . 4 1 . 2 0 . 5 0 1 . O L es - es一` 一一一 一上一一一一习一一一一一上 一一一一二— 一 一一一 」 U 10 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0 . 0 0 t / S 图 1 恒 电位下的电流波动示意 图 图 2 10 2 0 3 0 4 0 矛/女 电流峰值上升段与时间的关系 N ·日。 · 令皿粼韶/ ` 撇勺渺目 由于 小 孔 的表 面 积 随其 直 径 的 平 方 线 性 增 大 , 它 表 明亚 稳态 小 孔生 长时 电流 密度 是 恒 定 的 . 图 3 显 示 了动 电位扫 描 条件 下 电流波 动 数 目随 电位升 高 的变 化 , 图 中纵 坐标 是 电位 每移 动 25 m V 期 间记 录的 电流 峰数 目 , 横 坐 标取 该 电位 区 间的 中 点 , 每 一数 据 点是 8 次 重复 试验 的平 均值 . 由 图可见 , 在 6 0 0 # 砂 纸 研磨 表 面 , 大 约 4 0 0 m V 时 开 始 出 现 亚稳 态 蚀孔 , 随 电位 升 高 , 起初 数 目 增加 较 快 , 随 后 保持 在 一 定 范 围 内 . 在 9 0 0# 砂 低 研 磨 表 面 , 亚 稳 蚀 孔 开 始 出 现 的 电 位 正 移 约 10 0 m V , 数 目 明显 减少 . 这 一结 果 与 不锈 钢 6 0 0 # 9 0 0# 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 E / m V ( S E C ) 图3 不同表面粗 糙度时亚稳态小孔数 目随电位 的变化 的结 果 5[] 不 同 , 在不 锈 钢 表 面 开始 出现 电 流波 动 的 电位 显 著较 负 , 且 随 电位 升 高 , 波 动数 目达 到峰 值后 又 很快 减 少 , 这 一 现象 被 归 因 于 在 不锈 钢表 面 由非金 属 夹杂 决定 的 活性点 的 耗竭 5[] . 本 文结 果表 明 , 在不 含夹 杂 物 的非 晶态 合金 表面 , 亚稳 蚀 孔形 核显著 正移 ; 试样表 面粗 糙度 降低 , 则 亚稳 蚀 孔形 核 电位 电位 正移且 数 目减 少 . 在 60 0 m v 的恒 电位 下观 察 了 电 流波 动数 目 随 时 间的 变化 , 粗糙 表 面仍 显示 出较多的

Vol.18 左禹等：表面粗髓度对非晶态合金亚稳态小孔形核和生长的影响 ·13· 波动数目，随时间延长，电流波动数日减少，这可能与钝化膜的逐渐稳定有关 图2表明，每一电流峰的电流与时间有1一1。=1一)2关系，1，是背景电流，，为电流 上升的起始时间，k对于每一电流峰是常数，它反映电流上升速度，与小孔溶解电流密度 有关.在同一电位下，k是一个随机参数，不同的电流峰有不同的k值根据电流峰的峰值 电流和寿命，计算了寿命相对较长(t-t。>0.2s)的峰的k值，结果示于图4，图中每一表 面粗糙度的结果来自在600mV电位下8次重复测量的累加.图中的直线关系表明，在恒电 位下，亚稳态蚀孔的生长速度参数k服从对数正态分布： 陶0如-号燃，e川 由图得出，对于900#砂纸研磨表面，k的平均值k和标准差σ分别是0.044μmA/s2和 0.265;而对于600#砂纸研磨表面，k和σ分别是0.064μnA/s2和0.334.即在粗糙表面上 亚稳蚀孔的生长速度略快，分布范围较大，且最大生长速度也增大 图5是600mV时亚稳蚀孔蜂值电流的分布图，由图可见峰值电流也服从正态分布， 两种不同粗糙度的峰值电流分布非常接近，600#砂纸研磨表面略微偏高， 99.99 99.99 69 90 晨 900# ▲600# ▲600# ■900# 0.01L 10 0.01 0.1 0.1 05 kA·s2 峰值电流/竹A 图4恒电位600mV下的k值分布 图5恒电位600mV下亚稳态小孔峰值电流的 分布 3讨论 亚稳蚀孔生长速度参数k反映其生长电流密度，在恒电位下，每一特定小孔的k是恒值， 这一现象与对不锈钢的研究结果2.36一致.Pistorius3,提出了1个亚稳态小孔受扩散控制生 长的模型，认为亚稳小孔的溶解电流密度受到由孔内向孔外的产物扩散速度的控制，而扩 散速度主要决定于小孔的开放程度，小孔开放程度大则扩散速度大，从而溶解电流密度增 大；但若扩散过快，孔内溶液不能保持足够高的浓度，则溶解不能持续进行，小孔就发生 再钝化.根据这一模型，Burstein等认为，在光滑表面上的亚稳态小孔平均生长电流密度 应比粗糙表面上要高，因为光滑表面上的活性点平均深度较小，即开放程度较大.本文的 实验结果与上述看法不一致，这表明亚稳态小孔的生长过程比上述模型要更加复杂.一般

v ol ls 左 禹等 : 表面 粗糙度对 非晶 态合金 亚 稳态小孔 形 核和 生 长 的 影 响 . 13 . 波动数 目 , 随时间延 长 , 电流 波动 数 目减 少 , 这 可 能 与钝 化膜 的逐 渐稳 定有 关 . 图 2 表 明 , 每 一 电流 峰的 电流 与 时间有 I 一 I 。 一 权t 一 0)t , 关 系 , 几是背 景 电流 , 0t 为 电流 上升 的起 始 时 间 , k 对于 每 一 电流 峰 是 常数 , 它 反 映 电流上 升速 度 , 与 小 孔 溶解 电流密 度 有关 . 在 同 一 电位 下 , k 是 一 个 随机 参数 , 不 同的 电 流峰 有不 同 的 k 值 . 根据 电流 峰 的峰值 电流和 寿 命 , 计 算 了 寿命相 对较 长(t 一 t。 > .0 2 5) 的 峰 的k 值 , 结 果示 于 图 4 , 图 中每 一表 面粗 糙度 的结果 来 自在 6 0 0 m V 电位下 8 次重 复测 量 的累加 . 图中的直 线 关系表 明 , 在恒 电 位下 , 亚 稳态蚀 孔 的生 长速度 参 数 k 服 从对数 正态 分布 : 1 1 r l lg k 一 l g k) 、 , , J L叼 = 了度芍不 ;二 e x p L 一 万 L — 厂」 V 艺U 胡 ` 。 由 图 得 出 , 对 于 9 0 0# 砂 纸 研 磨 表 面 , k 的平 均值 k 和 标 准 差 a 分 别 是 0 . 0 4 四A / S “ 和 .02 65 ; 而 对 于 6 0 0 # 砂 纸研 磨 表 面 , 万和 a 分 别 是 0 . 0 64 两 A / 52 和 .0 3 4 . 即 在 粗 糙 表 面 上 亚稳蚀 孔 的生 长速 度 略快 , 分 布 范围 较大 , 且 最 大生 长速 度也增 大 . 图 5 是 6 0 0 m V 时 亚稳 蚀 孔 峰 值 电流 的分 布 图 , 由图 可 见 峰 值 电流 也 服 从 正 态 分布 , 两种 不 同粗糙 度 的峰值 电城分 布非 常接 近 , 6 0 0 # 砂 纸研磨 表 面略微 偏 高 . 9 9 . 9 9 9 9 . 9 9 等澎祠畔茅口 6 0 哥举具以岁 . 9 0 0# 6 0 0# 几 6 0 0 # 9 00 # 0 . 0 1 0 . 1 k/ 巧A · s 一 , 图4 恒 电位 6 0 m V 下的天值 分布 1 0 t l } 0 . 1 0 . 5 峰 值电 流 /巧A 图5 恒电位6 0 m v 下亚稳态小孔峰值电流的 分布 3 讨论 亚稳 蚀孔 生长速 度参 数 k 反映其 生 长 电流 密度 , 在 恒 电位下 , 每一特定 小 孔 的k 是恒值 , 这 一 现象 与 对不锈 钢 的研 究结 果 2[,3 ,6] 一 致 . iP st or iu S 3[,4 ]提 出 了 l 个 亚稳 态小 孔 受 扩散控 制 生 长 的模 型 , 认 为 亚稳 小孔 的溶解 电流 密度 受 到 由孔 内 向孔 外 的产 物 扩散 速 度 的控 制 , 而扩 散速 度 主要决 定 于小孔 的 开放 程度 , 小 孔 开放 程度 大 则扩 散 速 度大 , 从 而 溶解 电流密 度增 大 ; 但 若扩 散 过快 , 孔 内溶液 不 能 保持 足 够 高 的浓 度 , 则 溶解 不 能 持续 进行 , 小孔 就 发生 再钝 化 . 根 据 这 一模 型 , B ur st ie n 等 5I] 认 为 , 在 光 滑 表 面 上 的亚 稳态 小孔 平 均生 长 电流 密度 应 比粗 糙 表 面 上要 高 , 因 为光 滑 表 面上 的 活性 点平 均 深 度较 小 , 即 开放 程度 较 大 . 本 文 的 实验结 果 与 上 述看 法不 一 致 , 这 表 明亚稳 态 小孔 的生 长过 程 比上 述模 型要 更加 复 杂 . 一般

·14· 北京科技大学学报 1996年 小孔的开放程度并不简单地决定于其深度，还决定于小孔的深径比，后者随表面粗糙度变 化不显著.另外，实验观察四和理论分析都表明，很多亚稳态小孔生长时可能被一层钝 化膜或盐膜所复盖，孔内外的扩散过程通过膜上的孔隙进行，当膜由于应力作用发生破裂 时，扩散突然加快，孔内溶液浓度突降至临界浓度以下，小孔就再钝化.这种情况下显然 小孔的开放程度也不单单取决于其几何形状，而与膜盖是否形成及膜的孔隙率都有关 当金属表面不存在夹杂物时、表面沟槽是小孔的主要形核点.可以认为、在一定电位 下，能够被激活而成为亚稳小孔核的表面活性点应其有一个临界深度，在粗糙度不同的表 面上，相同电位下临界形核深度应相同.但粗糙表面上达到及超过临界深度的活性点数目 要显著多于较光滑表面，活性点的尺寸分布亦较火，由此导致亚稳态小孔生长速度分布在 较大范围内、这可能是600#砂纸研磨表面上.亚稳态小孔平均生长速度略高的原因之一，此 外，亚稳小孔的生长可能还受到孔内外浓度梯度的变化及残余钝化膜复盖等因素的影响， 这些因素有待于进一步研究 4结论 (I)经600#砂纸研磨的非晶态NiCrFeSiB合金表面与900#砂纸研磨表面相比，亚稳态 小孔的形核电位较负，形核率显著较大. (2)在恒定电位下，亚稳态小孔的峰值电流值服从对数正态分布，600砂筑研秀表面 和900#砂纸研磨表面的亚稳小孔峰值电流分布趋势很接近. (3)对于每一亚稳小孔，其生长电流随时间的平方线性增大，为1一1。=1-t)片其中 生长速度参数k值在恒定电位下也服从对数正态分布；600#砂纸研磨表面与900#砂纸研磨 表面相比、亚稳态小孔平均生长速度略高，分布范围较大， 参考文献 1 Williams D E Westcott C.Fleischman M.J Electrochem Soc,1985.132:1796 2 Frankel G S,Stockert L.Hunkeler F,Boehni H.Coorrosion,1987,43:429 3 Pistorius P C,Burstein G T.Phil Trans Roy Soc,1992,A341:531 4 Pistorius P C,Burstein G T.Corros Sci,1992,33:1885 5 Burstein G T,Pistorius P C.Corrosion,1995.51:380 6 Mola EE,Mellein B R.J Electrochem Soc,1990,137:1384 7 Zuo Y,Latanision R M.Corros Sci,1993,34:1697 Effect of Surface Roughness on Metastable Pitting of Amorphous Ni Alloy Zuo Yu Fu Shi Department of Applied Chemistry,Beijing University of Chemical Technology,Beijing PRC

. 14 · 北 京 科 技 大 学 学 报 9J % 年 小 孔 的 开放 程度 并 不 简 单地决定 于 其深 度 , 还 决定 于 小孔 的深 径 比 , 后 者 随表 面 粗 糙度 变 化 不 显 著 . 另 外 , 实验 观 察 2I] 和 理 沦分析 3[,4 都] 表 明 , 很 多亚 稳态小 孔 生 长 时 可能 被一层 钝 化 膜 或盐 膜所 复 盖 , 孔 内外 的扩 散 过 程通 过膜 _ 上的孔 隙进行 , 当膜 由于 应 力作 用 发生破 裂 时 , 扩 散突 然加 快 , 孔 内溶 液 浓 度 突 降至 临 界 浓度 以 下 , 小 孔 就再 钝 化 . 这种 情 况 下 显然 小 孔 的开放程 度 也不 单 单取 决 于 其儿 何 形状 , 而 与膜 盖是 否形 成及膜 的孔 隙 率都有 关 . 当金 属 表 面不 存在 夹杂 物 时 . 表 面 沟槽 是小 孔 的 主要形核 点川 . 可 以 认 为 、 在 一 定 电位 下 , 能 够被 激 活 而 成 为亚 稳 小孔 核 的表 面 活 , 性点 应具 有 一 个临 界深 度 , 在 粗糙度 不 同 的表 面 上 , 相 同电位 下 临 界形 核深 度 应 相 同 . 但粗 糙 表 面 上 达 到及 超 过临 界深 度 的 活性 `点数 目 要 显著多 于 较光 滑 表 面 , 活性 点 的 尺 寸 分 布亦 较 大 , 由此 导致 亚稳 态小 孔 生长 速 度分 布 在 较 大范 围 内 , 这 可 能 是 6( )#0 砂纸研 磨 表而上 亚稳 态 小孔 平均生长 速度 略高 的 原因之 一 此 外 , 亚 稳小 孔 的生 长 可 能还 受 到 孔 内外 浓 度 梯 度 的 变 化及 残余 钝 化 膜 复盖 等 因素 的 影 响 , 这 些 因素有 待 于 进 一步研 究 . 4 结论 ( l ) 经 6 0 0 # 砂 纸研 磨 的 非晶态 N IC r F e s i B 合金 表 面 与 9 0 0 # 砂 纸研 磨表 面相 比 , :l1〔稳 态 小孔 的形 核 电位 较 负 , 形 核 率 显著较 大 . (2 ) 在 恒定 电位 下 , 亚 稳 态 小孔 的峰 值 电流 值服 从 对数 正 态 分 布 , 6 0 0 弃 砂纸 研 黔 表 面 和 9 0 0# 砂 纸 研 磨表 面 的 亚 稳 小孔 峰值 电 流分 布趋 势很 接近 . (3) 对于 每 一 亚稳 小孔 , 其生 长电流 随 时间 的平方 线 性增 大 , 为 I 一 几一 脚t 一 0)t 2 , 其 中 生 长速度 参 数 k 值 在 恒定 电位 下也 服从 对数 正 态分 布 ; 6 0 # 砂 纸研 磨表 面 与 9 0 0# 砂纸研 磨 表面 相 比 , 亚 稳态小孔 平均 生长速 度 略高 , 分 布 范围 较大 . 参 考 文 献 1 W i ll 一 an i s D E , W e s t e o t C , F l e i s e h m a n M . J E l e e tr o e h e m S o e , 19 8 5 . 1 3 2 : 1 7 9 6 2 F ra nk e l G S , S ot e k e rt L . H u n k e l e r F , B o e ha i H . C o o rm s 一o n , 19 8 7 , 4 3 ; 4 2 9 3 P i s t o r i us P C , B u sr t e i n G T . P h i l T anr s R o y S o e , 19 9 2 , A 3 4 1: 5 3 1 4 P i s t o ir u s P C , B usr t e i n G T , C o ro s S e i , 1 9 9 2 , 3 3 : 18 8 5 S B 侧sr t e in G T , P i s t o r i u s P C . C o mr s i o n , ] 9 9 5 , 5 1 ; 3 5 0 6 M o l a E E , M e l l e in B R . J E l ec otr e h c m S o e , 19 9 0 , 1 3 7 : 13 8 4 7 Z u o Y , aL t a n i s i o n R 入1 . C o r o s S e i , 19 9 3 , 34 : 16 9 7 E fe e t o f S u r af e e R o u g h n e s s o n M e t a s t a b l e P it i n g o f A m o rp h o u s N i A ll o y uZ o uY F u hS f D e P a rt m e n t o f A P P li e d C h e m i s try , B e ij in g U n i v e rs ity o f C h e m i e a l T e e hn o l o gy , B e ij in g P R C

Vol.18 左禹等：表面粗糙度对非晶态合金亚稳态小孔形核和生长的影响 ·15· ABSTRACT The effect of surface roughness on nucleation and growth of metastable pitting on amorphous NiCrFeSiB alloy was studied using potentiostatic and potentiody- namic polarization tests.Nucleation of metastable pits on the alloy was significantly facili- tated by rougher surface.Both the growth rate parameters and the peak currents of metastable pits follow log-normal distribution.Rougher surface also promoted the growth of metastable pits,and lead to a wider distribution of the growth rates. KEY WORDS pitting,current fluctuation,surface roughness,amorphous alloy 少时十++十+++分十+十十十+十才十++分十十十十十中++十中→十十中十以十→+十片十十十+十中中” (上接第10页) Influence of Micro-Crystallization by High Energy Density Plasma on High Temperature Oxidation of Fe,Al Wang Yonggang》He Yedong'Zhu Rizhang》Yang Sise2） 1)Department of Surface and Corrosion Engineering.USTB,Beijing 100083,PRC 2)Institute of Physics Academia Sinica ABSTRACT High energy density plasma technique (HEDP)was applied to surface treat- ment of Fe,Al.A micro-crystalline layer with grain sizes between 10 and 100nm was obtained.Isothermal oxidation at 1000 c in air for cast Fe,Al before and after micro-crystallizing was studied.The results showed that for the micro-crystalline Fe,Al, (1)a micro-crystalline oxide scale formed during oxidation;(2)the plasticity and adhe- sion of oxide scale was remarkably improved;(3)the oxidation rate was decreased;(4) the oxidation kinetics obeyed the forth power equation law. KEY WORDS plasma,micro-crystallization,high temperature oxidation,corrosion

V o l . 1 8 左禹等: 表 面粗糙度 对非 晶 态合金亚稳态小孔形核和 生 长 的影 响 l 5 A B S T R A C T T h e e fe e t o f s u rfa e e r o u g hn e s s o n n u e l e a t i o n an d g r o w th o f m e tas ta b l e P i币n g o n am o rp h o u s N IC rF e s iB a ll o y w a s s tu d i e d u s in g P o t e n ti o s ta t i e an d P o t e n t i o d y - n am i e P o lari za ti o n t e s ts . N u e l e a t i o n o f m e ta s ta b l e P i t s o n th e a ll o y w a s s ign ifi e an t l y fac ili - ta e d b y r o u g h e r s u ri 泊e e . B o th th e g r o w th ra t e P ar m e t e r s a n d th e P e ak e u r e n ts o f m e tas ta b l e P its fo ll o w 1 0 9 一 n o rm a l d i s tri b u t i o n . R o u g h e r s u rfa e e a l s o P r o m o t e d th e gr o 节八h o f m e ta s ta b l e Pits , an d l e a d t o a w i d e r d i s itr b u t i o n o f ht e g r o w ht r a t e s . K E Y W O R D S P i t in g , e ur e n t fl u e ut a ti o n , s u r af e e r o u g h n e s s , am o pr h o u s a ll o y + 今卡 + + 卡 + + + + + + + + 令 + + + + + + + + + + + + + + + 令 + + + + + + 令 + 令 + + + + + + + + + + + , (上 接 第 10 页 ) I n fl u e n e e o f M i e r o 一 C 刁s t a lli z a t i o n b y H i g h E n e r g y D e n s ity p l a s m a o n H i g h T e m p e r a tu r e o x i d a t i o n o f F e 3A I 肠 n g 为 n 缈 n g l ) 价 冷内 n g l ) 肋 u 尺iz 六a n g l ) 为 n g isz e Z) l ) D e P a rt m e n t o f S u r af c e an d C o or s i o n E n g i n e e irn g , U S T B , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , P R C 2 ) I n s t i tu t e o f P h y s i e s , A e ad e m i a S in i e a A B S T R A C T H i g h e n e rg y d e n s ity P l a s m a t e e h n iq u e ( H E D P ) w a s ap P li e d t o s u rfa e e tr e a t - m e n t o f F e , A I . A m i c or 一 c 理 s t a l li n e l a y e r w i t h g ar i n s i z e s b e wt e e n 10 an d 10 o mn w a s o b at i n e d . I s o ht e mr a l o x i d a it o n a t 1 0 0 0 ℃ i n a i r fo r e a s t F e 3 A I b e fo r e an d a ft e l m i c r o 一 c 斗s at ll沈i n g w a s s ut d i e d · T h e r e s u lt s s h o w e d ht a t fo r ht e m i c r o 一 c 卿 s at llin e F e 3A I , ( l ) a m i e or 一 e yr s at lli n e o x i d e s e a l e fo mr e d d ur in g o x id a t i o n ; (2 ) ht e Pl a s t i e i yt an d a dh e - s i o n o f o x i d e s e a l e w a s r e m a r k a b l y im P r o v e d : (3 ) ht e o x i d a ti o n r a t e w as d e e r e a s e d : (4 ) ht e o x i d a t i o n k i n e t i e s o b e y e d ht e fo hrt P o w e r e q u a t i o n l a w . K E Y W O R D S P l a s m a , m i e or 一 e yr s at lli z a t i o n , h i g h t e m P e r a ut r e o x i d a t i o n , e o r o s i o n