交变方波电源参数对镁合金AZ91D微弧氧化的影响

在碱性硼酸盐体系中,使用新型的交变方波电源在镁合金AZ91D上制备微弧氧化膜。用正交实验法研究电压、频率和占空比等电源参数对微弧氧化膜性能的影响。结果表明:微弧氧化膜的厚度随电压和占空比的升高而增厚,但随频率的升高而减薄。氧化膜的结构和形貌随电源参数的变化而变化,氧化膜上的孔隙和裂缝会随着电压和占空比的升高而增多。当电压低于120V时,只能得到薄而透明的氧化膜,氧化膜的主要成分为MgO,Al2O3,MgAl2O4和MgSiO3。在3.5%氯化钠溶液中,采用电化学阻抗谱和极化曲线检测了氧化膜的耐腐蚀性。结果表明,当电压、频率和占空比分别为140V,2000Hz和0.4时,微弧氧化膜的耐腐蚀性最好。

覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金在氯化钠溶液中的极化行为(英文)

由于结构和成分的影响,覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金的极化曲线有多种不同的表现形式.事实上,覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金在NaCl溶液中的极化曲线行为不仅与涂层的主要组成和微观结构有关,也与极化曲线测试条件,如氯离子浓度、溶液pH值、阴极极化程度和样品的暴露面积有关.由于微弧氧化涂层的不稳定性,这些因素通过改变氧化涂层的组成和微观结构,继而影响极化曲线的形状.本文用傅里叶变换显微红外成像和对应的光学照片研究了氧化涂层的成分和结构的变化.结合物理表征,我们提出一个模型,用以阐明微弧氧化涂层组成和结构在NaCl溶液中的变化.对于浸泡在NaCl溶液中的AZ91D微弧氧化涂层,阳极溶解和阴极还原反应的速控步骤分别是传质过程和电荷转移过程.所以从极化曲线上拟合出来的腐蚀电流密度不能准确反映腐蚀速率,而且误差也难以避免.

氟硼酸盐镀铅添加剂的研究

采用了一种高性能氟硼酸盐镀铅添加剂,应用Hull槽试验、电化学测试及扫描电镜分析等手段进行了镀液及镀层性能检测,并将其与传统添加剂性能进行了比较。结果表明:该添加剂具有阴极电流密度范围宽、分散能力及深镀能力好等优点,所得镀层与基体结合力好。

锈层下碳钢和耐候钢的微区和宏观腐蚀电化学行为

采用扫描电化学显微镜(SECM),辅以极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),并结合SEM和XRD研究了耐候钢和碳钢在干湿交替环境下的腐蚀行为,包括微区阳极溶解过程和阴极还原行为、宏观腐蚀过程和微观结构及组成等.SECM测试结果表明,锈层下碳钢和耐候钢的腐蚀过程都受阳极控制,锈层的存在促进氧的还原.宏观和微区电化学测试结果均表明,在实验周期内,初期形成的锈层降低了Fe阳极溶解速率,从而提高碳钢和耐候钢的耐蚀性能,后期形成的锈层由于其组成和结构特征的变化,2种钢的腐蚀速率增加;同时耐候钢的腐蚀速率较碳钢大,且氧还原也较碳钢强,有利于锈层的形成,从而有利于长期的防护,但是耐候钢的锈层在短期内并没有很好的保护性.锈层不够致密,呈疏松多孔状,其组成主要有晶态的γ-FeOOH,Fe3O4和γ-Fe2O3等,相同的干湿循环条件制备的耐候钢锈层较碳钢厚.

SECM基本原理及其在金属腐蚀中的应用

扫描电化学显微镜(SECM)是一种具有较高空间分辨率的化学显微镜,在成像和动力学研究已经广泛应用.本文简要介绍SECM基本原理,综述2009年以来SECM在腐蚀方面的应用,包括扫描成像和异相电子转移化学活性的研究,并简要介绍了作者课题组在SECM方面的研究工作,展望SECM在腐蚀研究的应用.

电镀铝基负极板栅铅酸蓄电池的研究

主要研究了铝合金基体上电镀铅锡合金的工艺条件,铝合金板栅的制造,以及电镀铝合金板栅作为阀控式铅酸电池负极板栅的可行性。目的在于开发出一种铝基轻型板栅,用于铅酸蓄电池中以减轻电池的质量,提高电池的质量比能量。对铝基电镀铅锡合金(包括纯铅)板栅作为负极板栅的阀控式铅酸蓄电池进行了初步的性能测试,测试结果表明,铝基轻型板栅能在一定程度上提高铅酸蓄电池的质量比能量、高倍率放电性能和低温放电性能。

Ce改性AZ91的微弧氧化膜制备及其耐蚀性能

利用交流恒压微弧氧化技术,通过Ce改性镁合金基体制备高耐蚀微弧氧化膜.在100、120和140 V的外加电压下,对3种试样:AZ91,质量分数w(Ce)分别为0.92%和1.80%改性的AZ91微弧氧化过程、微观结构和组成及氧化膜的耐蚀性能进行研究.应用电子扫描显微镜(SEM),电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等表征氧化膜的微观结构和化学组成.利用稳态极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测试了氧化膜在质量分数w(NaCl)为3.5%的溶液中的腐蚀过程.实验结果表明氧化膜成膜过程可以分为3个阶段;氧化膜主要由MgO组成,镁合金中的稀土元素Ce促进成膜过程,增加膜层的致密性;稀土改性后镁合金氧化膜的耐蚀性比镁合金基体提高4个数量级,腐蚀电流密度低至10-8A/cm2.

脉冲电源频比对AZ91D微弧氧化膜的影响(英文)

应用脉冲微弧氧化电源,研究频比(脉冲电源单个周期内正脉冲频率与负脉冲频率的比值)对AZ91D镁合金在碱性硅酸盐溶液中微弧氧化的影响。频比改变微弧氧化过程中的能量分布,当频比为1时,所制备膜层更厚和致密。提高频比,膜层表面更加多孔,膜层减薄,这主要是由于单个负向周期中,频比增加,负向脉冲作用时间延长。增加频比,两个正向脉冲间隔缩短,易形成更多放电通道并在膜层表面形成更多微孔。微弧氧化膜层表面的火山口形状的熔融结构主要是由于负向脉冲导致的冷却和溶解作用。改变频比,由于微弧氧化膜层的截面微观结构没有显著变化,因此频比对膜层的保护性能影响较弱,但是氧化样品较未氧化样品的耐蚀性能有显著提高。

锰酸锂-石墨电池高温存储容量减少的研究

利用X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP)、电化学工作站与电池检测系统研究了锰酸锂-石墨电池高温存储容量减少的原因。结果表明,存储后正极片中锰酸锂的质量分数与负极片中石墨的质量分数均减少了,锰酸锂晶格表现为收缩,石墨晶格膨胀,正极片中的Mn元素溶出并沉积在负极,负极SEI(solid electrolyte interface)膜生长,造成电池高温存储后放电容量与功率均减少了,容量减少了6.77%,其中5.43%的容量损失由Mn溶出造成,1.34%的容量损失是由SEI的生长与电极反应对石墨界面的破坏造成。

涂炭铝箔在石墨/磷酸铁锂电池中的应用研究

本文分别以普通铝箔(AF)和涂碳铝箔(CCAF)作为正极集流体,制作成9 Ah软包石墨/磷酸铁锂电池(C/Li Fe PO4),并采用多种测试手段研究和对比了各电池的电化学性能。研究结果显示,采用涂碳铝箔可增大活性物质与集流体间的接触面积,提高电导率,有效降低电池极化。CCAF电池的电化学性能优于AF电池,具体表现为:交流内阻(ACR)降低了7.30 m?,相同荷电状态(SOC)下的直流内阻(DCR)降低了9~12 m?,放电平台电压提高了40 m V,瞬间电压反弹速率(d V/dt)降低了0.94 V/h,-20℃的1 C放电效率提高了2.4%,5 C放电容量与1 C放电容量的比率提高了10.6%,5 C放电温升降低了15.2℃,5 C循环500周容量保持率提高了7.06%。

锂离子电池小电流过放电后容量衰减的研究

利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP)研究了锰酸锂-石墨电池小电流过放电的失效机理。结果表明,过放电后,锰酸锂、石墨颗粒形貌无变化,锰酸锂(111)晶面间距变大,锰酸锂晶体膨胀,石墨(002)晶面间距变小,石墨晶体收缩,由于铜离子未充分扩散,正负极活性物质铜元素质量分数分别为0.178%、1.650%。由此可知,正极的电极反应为Li_(x)Mn_(2)O_(4)深度嵌锂,负极电极反应依次为Li_(x)C深度脱锂、铜箔氧化。再次充放电过程中,未扩散的铜离子被还原,负极活性物质铜元素质量分数为1.750%,石墨(002)晶面间距仍小于过放电前石墨(002)晶面间距,正极电极反应为Li_(x)Mn_(2)O_(4)脱嵌锂,负极电极反应依次为铜离子还原、Li_(x)C脱锂。沉积在石墨颗粒上的铜单质阻碍了石墨嵌锂,导致了电池不可逆的容量损失。

负极材料对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电池电化学性能的影响

本文以尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4(LNMO)为正极,分别以人造石墨(AG)和尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)(LTO)为负极,LiPF_6-EC/DMC/EMC(1∶1∶1,V/V/V)为电解液,研究了不同负极材料对LNMO体系全电池性能的影响。结果表明,LNMO/LTO电池具有更好的倍率、低温和循环性能,其10C放电容量保持率达71.59%,-20℃/0.5C放电容量保持率为75.51%,1C循环100周后容量保持率为89.19%。LNMO/LTO电池经过针刺测试后并未发生燃烧,而LNMO/AG电池则发生了燃烧,表明LNMO/LTO电池具有更好的安全性。

锰酸锂-石墨电池高温循环容量减少的研究

利用三电极测试、X射线衍射(XRD)与电感耦合等离子体光谱仪(ICP)研究了锰酸锂-石墨电池高温循环容量减少的原因。结果表明,循环测试后,正负极极化变大,SOC(state of charge)=0%状态下,正极活性物质中锂元素质量分数逐渐减少,锰酸锂(111)晶面间距减少,负极活性物质中锂、锰元素质量分数逐渐增多,石墨(002)晶面间距变大,随循环测试进行,锰酸锂(111)晶面间距变化率增大,石墨(002)晶面间距变化率基本不变。电池容量减少的原因为Mn元素溶解、LiMn2O4结构变化与SEI(solid electrolyte interphase)膜的生成与生长。