化學(xué)氧化處理對(duì)不銹鋼表面性質(zhì)的影響講解：曾敬山組員：王靜靜黃健張磊一、引言不銹鋼具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，耐磨性和易加工性，廣泛應(yīng)用于環(huán)境惡劣的石油化工行業(yè)；不銹鋼表面潤(rùn)濕性能是影響在其表面?zhèn)髻|(zhì)及分離過程的重要的現(xiàn)實(shí)意義；近年來，研究得到廣泛的關(guān)注，但提出的不銹鋼表面處理方法復(fù)雜，工業(yè)化難度大；化學(xué)氧化處理可以有效的提高不銹鋼的耐蝕性能，但國(guó)內(nèi)未見相關(guān)報(bào)道。二、實(shí)驗(yàn)采用接觸角分析儀，多功能電子能譜儀等測(cè)試手段研究化學(xué)氧化處理對(duì)不銹鋼表面親水性、表面自由能及表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響，并提出了三者之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)試劑：

強(qiáng)氧化劑、丙酮、無(wú)水乙醇、二碘鉀、蒸餾水等。實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）

將供貨態(tài)1Cr18Ni9Ti剪切成25mm?50mm，打磨邊角成圓角，用丙酮，無(wú)水乙醇擦洗，最后用蒸餾水沖洗干凈；（2）將上述試樣放入不銹鋼化學(xué)氧化液中，并使之恒溫在設(shè)定溫度，記錄時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后去除試樣，沖洗干凈，干燥。四、結(jié)果與討論（1）化學(xué)氧化處理對(duì)不銹鋼表面親水性的影響（1）圖1，在氧化溫度不變時(shí)，接觸角隨氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而減小，當(dāng)氧化時(shí)間超過8min后，趨勢(shì)明顯緩和。原因分析：

A、隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，表面反應(yīng)程度逐漸加大，使得表面引進(jìn)了更多的含氧極性基團(tuán)，如—COOH、—OH等，從而使不銹鋼的表面親水性增強(qiáng)，接觸角隨氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。

B、反應(yīng)時(shí)間超過8min后，一方面由于表面待氧化組分含量減小，反應(yīng)速率下降；另一方面隨著接觸角的減小，接觸角測(cè)量的相對(duì)誤差增大。兩方面原因使得接觸角減小的趨勢(shì)下降。（2）圖2：氧化時(shí)間不變的情況下，接觸角隨著氧化溫度的升高而減小。原因分析：

a.氧化溫度越高，反應(yīng)速率越快，從而使得相同時(shí)間內(nèi)不銹鋼表面生成的含氧極性集團(tuán)越多，因此其表面親水性越好，接觸角越小；

b.升高溫度會(huì)加速氧化液的揮發(fā)，宜采用較低溫度，750C為佳。聯(lián)立公式（1）（2）：（3）極性溶液蒸餾水與非極性溶液二碘甲烷。數(shù)據(jù)分析表2：經(jīng)過氧化處理后，其表面能顯著提高，其增加部分主要由極性分量增加所貢獻(xiàn)；與處理前相比較，不銹鋼表面自由能的非極性分量有明顯下降。原因分析為經(jīng)過氧化處理后，表面極性分子含量大大增加，因此其表面自由能及其極性分量明顯增大，從而使之表現(xiàn)出極強(qiáng)的親水性，另一方面可能與處理后表面有機(jī)污染物的去除有關(guān)。數(shù)據(jù)分析處理前后不銹鋼表面O1s的電子結(jié)合能均為530.3eV,說明O以O(shè)2-的金屬氧化物和氫氧化物的形式存在；處理前后Fe2p2/3的電子結(jié)合能均為710.9eV，表明Fe在處理前后Fe主要以Fe2O3的形式存在；處理前后試樣表面Cr2p3/2的結(jié)合能均為576.5eV,對(duì)應(yīng)于Cr2O3和CrOOH中的Cr2p3/2結(jié)合能分別為576.6eV和576.7eV,說明其均以三價(jià)態(tài)存在于兩種不同狀態(tài)的不銹鋼表面；處理前后試樣表面Ni均以單質(zhì)的形式存在.濺射結(jié)果分析處理前后試樣表面的主要成分為O、Cr、Fe，與處理前相比，試樣表面及一定厚度范圍內(nèi)O含量升高，表面含氧極性基團(tuán)的數(shù)量大大增加。結(jié)論1）化學(xué)氧化處理可以提高不銹鋼1Cr18Ni9Ti表面的親水性，其親水性隨氧化溫度的升高和氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)，其最佳工藝條件為：氧化溫度為750C，氧化時(shí)間為8min