低温恒电流氮化提高316L不锈钢导电及耐腐蚀性能

摘要

目的解决恒电位电化学氮化时高的过电位引起的析氢反应对316LSS综合性能的恶化,提出采用恒电流技术对其进行电化学氮化改性,并确定最佳的试验参数。方法借助于循环伏安、计时电位,交流阻抗和动电位极化等电化学方法,扫描电镜及X射线光电子能谱分析,研究还原电流密度对316LSS表面形貌、耐腐蚀性能、疏水性能和接触电阻等的影响。结果还原电流密度为5 mA/cm^(2)时,反应后表面形成的氮掺杂凸起结构呈现明显的疏水性能,最大疏水角为103.7°。140 N/cm^(2)的压紧力下,界面接触电阻为8.9 mΩ·cm^(2),在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)+5 mg/L F–的测试电解质中,腐蚀电流密度为0.025μA/cm^(2)。同一极板在阴、阳极总共长达13 h的耐久性测试中,腐蚀电流密度均小于1μA/cm^(2),且腐蚀后表面只出现了少量的腐蚀坑。结论316LSS在0.5 mol/L KNO_(3)+0.1 mol/L HNO_(3)的混合溶液中,经恒电流氮化改性后,综合性能明显提高。恒电流电化学改性过程中,316LSS钝化膜中氧化铁膜层的选择性溶解和氧化铬被氮掺杂,两者共同作用提高了316LSS的稳定性和电导率。证明了恒电流电化学氮化改性316LSS双极板可以达到比恒电位更好的效果,这为低成本、长寿命的金属双极板开发提供了新的可选方案。