不同锌合金镀层的制备及其耐腐蚀与机械性能研究

利用电沉积方法在铜基体上分别制备Zn-Ni合金镀层、Zn-Co合金镀层、Zn-Ni-P合金镀层和Zn-Ni-W合金镀层,并研究不同锌合金镀层的微观形貌、晶相结构、结合强度、耐腐蚀性能、硬度、韧性与耐磨性能。结果表明:不同锌合金镀层完全覆盖铜基体,并且结合强度高,但它们的形貌特征及物相有所不同,耐腐蚀与机械性能也存在差异。Zn-Co合金镀层的晶粒呈团簇颗粒状,堆积紧密;Zn-Ni-P合金镀层的晶粒呈细小块状,堆积紧密;Zn-Ni-W合金镀层的晶粒呈花蕊状,以缠绕形式紧密结合。它们的致密性和耐腐蚀性能明显好于Zn-Ni合金镀层,硬度较Zn-Ni合金镀层分别提高约68 HV、62 HV、109 HV,磨损体积较Zn-Ni合金镀层分别降低约65%、40%、42%。Zn-Ni-P合金镀层的耐腐蚀性能最好,具有最高的电荷转移电阻4.04×103Ω·cm2和低频阻抗模值1.10×104Ω·cm2,而Zn-Ni-W合金镀层具有高硬度(421.8 HV),还表现出良好的韧性与耐磨性能。

Ce(NO_(3))_(3)和CeO_(2)纳米粒子对APTES膜耐腐蚀性的影响

目的通过对铜箔进行硅烷化处理,增强铜箔的耐腐蚀性能。方法采用化学浸泡法在9μm电解铜箔表面制备γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(APTES)硅烷膜层、Ce^(3+)/APTES膜层、CeO_(2)/APTES膜层和Ce^(3+)/CeO_(2)/APTES膜层,对改性硅烷膜试样与空白试样进行接触角对照实验,对硅烷表面润湿性进行表征。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,对空白样、单一硅烷膜层、Ce^(3+)/APTES硅烷膜层和Ce^(3+)/CeO_(2)/APTES硅烷膜层进行浸泡实验和电化学实验,研究改性膜层前后的耐腐蚀性能。通过扫描电子显微镜(SEM)观察膜层表面形貌,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对纳米粒子结构进行分析,探讨改性膜层的钝化机理。结果Ce(NO_(3))_(3)/CeO_(2)/APTES复合膜层的接触角最大,接触角为106.6°,表现出最佳的疏水性。同时,其表面的腐蚀坑数量和面积最小。在盐水浸泡和电化学实验中,各试样的腐蚀电流密度随着浸泡时间的延长而上升,Ce^(3+)/CeO_(2)/APTES试样的腐蚀电位发生正移,具有较低的腐蚀电流密度,并且该试样具有最高的相角和最高的阻抗值,远高于Ce^(3+)/APTES试样。结论与单一硅烷膜层和仅分别添加Ce(NO_(3))_(3)、CeO_(2)2种缓蚀剂的膜层相比,Ce(NO_(3))_(3)/CeO_(2)/APTES复合膜层的防护效果有明显提升,且Ce^(3+)与CeO_(2)之间的协同作用大大提高了硅烷膜层的耐腐蚀性能。

一步电沉积法制备铜表面稀土镧/石墨烯超疏水复合涂层及其耐腐蚀性能

海洋腐蚀的倾向性是制约铜基材料使用性能和安全性的一个重要因素。因此,提高铜表面耐腐蚀能力成为研究重点。采用一步快速电沉积工艺在铜基表面制备肉豆蔻酸镧/氧化石墨烯(LaM/GO)超疏水复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、水接触角测量和电化学测试等手段对复合涂层的结构及性能进行了表征。结果表明:电沉积阴极表面产生了低表面能材料和花瓣状微纳粗糙结构,涂层表面静态水接触角为154°±3°,滚动角为5°±3°;电位动态极化曲线测量表明,超疏水复合涂层表面的腐蚀电位增加、腐蚀电流密度降低了2个数量级,缓蚀效率达99.34%,耐腐蚀性能得到显著提升;此外,所获得超疏水复合涂层表面显示出优异的防污性能和机械稳定性。

激光熔覆Ni-Al_(2)O_(3)复合涂层的微观结构与耐腐蚀性能研究

目的 解决Cr-Ni系不锈钢在重腐蚀工业环境中本体耐腐蚀性能不足的问题。方法 采用激光熔覆技术制备Ni-Al_(2)O_(3)复合涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪(EDS)和显微硬度计、电化学工作站等技术研究所制备涂层的微观结构、相组成和元素分布,分析Al_(2)O_(3)含量对复合涂层形貌、显微硬度和耐腐蚀性能的影响规律。结果 复合涂层组织均匀、无明显缺陷,与基体之间存在明显的冶金结合区,沿着该复合涂层深度方向的微观结构依次呈现为胞状晶、定向生长的柱状晶及细小的等轴晶,物相则由均匀分布于复合涂层顶部的Al_(2)O_(3)颗粒和金属间化合物(Fe-Ni、Fe-Ni-Cr固溶体)构成。随着Al_(2)O_(3)含量的增大,复合涂层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,腐蚀电位呈先增大后减小的趋势,而失重腐蚀速率和腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,涂层的耐腐蚀性能呈先增强后减弱的趋势。在Ni-x%Al_(2)O_(3)(x为0、0.15、0.25、0.35,质量分数)复合涂层中,Ni-25%Al_(2)O_(3)复合涂层具有较高的显微硬度和良好的耐腐蚀性能,该涂层的显微硬度达到1026.3HV,腐蚀失重速率为0.15mg/(cm2·h),腐蚀电压和腐蚀电流密度分别为–326.6m V和38.6μA/cm2。当继续增加Al_(2)O_(3)的含量时,气孔和裂纹等缺陷开始增多,复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能均呈现下降趋势。研究表明,Ni-x%Al_(2)O_(3)(x≤25)复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能的变化由细晶强化、固溶强化和颗粒强化协同作用所致。结论 激光熔覆Ni-25%Al_(2)O_(3)复合涂层具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性,可以有效防护Cr-Ni系不锈钢,提高重腐蚀工业环境下机械零件的耐蚀性和使役寿命。

TRIZ理论在提高石油钻井平台涂料耐腐蚀性方面的应用

目的提高石油钻井平台防腐涂料的耐腐蚀性,减少由于石油钻井平台防腐涂层失效造成的经济损失。方法本文以石油钻井平台漆装系统为研究对象对其进行系统分析,并基于TRIZ理论(Teoriya Reshenivya Izobreatatelskikh Zadatch,TRIZ,译为发明问题解决理论)中的功能分析、因果分析、裁剪、九屏幕法、物理矛盾等工具对石油钻井平台漆装系统中涂料的组成成分进行创新设计。结果本文共得到了12个方案,通过初步分析选用了其中的5个方案构成解决问题的最优方案:首先在聚氨酯面漆中加入共轭结构的邻羟基苯甲酸甲酯,同时加入对苯醌自由离子捕捉剂,捕捉二氧化钛分子因吸收紫外线产生的自由基,防止面漆老化。此外还在面漆中加入OTS-SiO_(2)超疏水材料,阻止微生物附着。然后将环氧树脂中间漆中的不锈钢鳞片由不导电的玻璃鳞片替换。最后在底漆中加入弹性材料(微米级橡胶粒子),改善涂层易剥落的问题。结论该研究成果为提高防腐涂料的耐蚀性和环保性提供了参考。

AZ31B镁合金表面电化学沉积LDH涂层及其耐腐蚀性能研究

为提高AZ31B镁合金的耐腐蚀性能,优化了原位电化学沉积层状双金属氢氧化物(Mg-Al-LDH)涂层的工艺参数。配制了不同浓度的溶液,用原位电化学沉积方法在AZ31B表面沉积了一层LDH涂层,用硬脂酸修饰后得到SA-LDH复合涂层。测试了其微观组织和化学成分,利用电化学极化和交流阻抗(EIS)实验表征了涂层的耐腐蚀性,确定优选的电化学沉积工艺对其组织性能的影响。结果表明:优选的溶液浓度为0.05 mol/L时,所得涂层表面多孔,与基体结合良好。X射线衍射能谱(XRD)中存在LDH(003)与(006)两个特征峰。极化曲线显示LDH涂层腐蚀电流密度为9.21×10^(-6) A/cm^(2),与无涂层镁合金相比降低两个数量级,SA-LDH涂层的腐蚀电位提升到-1.33 V。在3.5 wt.%NaCl溶液浸泡后的LDH涂层交流阻抗显示阻抗模值和频率增加,表现出较好耐腐蚀性。添加硬脂酸可以在涂层表面形成一层超疏水薄膜,能够有效地阻碍腐蚀介质Cl^(-)对AZ31B镁合金的渗透侵蚀。

热处理木材提取物微胶囊防腐剂对杨木耐腐性影响研究

在不同pH值的反应条件下,通过正硅酸四乙酯的水解缩合得到二氧化硅;运用溶胶凝胶法制备几种热处理木材提取物/二氧化硅微胶囊,并采用真空-加压浸渍改性杨木。通过流失试验和耐腐试验,研究微胶囊对改性杨木耐腐性的影响;通过酶活性试验探究了微胶囊的抑菌机理。结果表明:热处理木材提取物/二氧化硅微胶囊木材防腐剂可以提高木材的抗流失性和耐腐性;微胶囊抑菌成分主要通过影响白腐菌中木质素酶(锰过氧化物酶、漆酶)、纤维素酶(外切纤维素酶、β-葡萄糖苷酶)、半纤维素酶活性达到阻碍白腐菌生长的目的;微胶囊仅对褐腐菌中纤维素酶(内切纤维素酶)活性有抑制作用。

新型锂离子电池组导电带耐腐蚀性能研究

为提高锂电池组导电带的耐腐蚀性能,以镍带为基础材料,经电沉积使镍带表面形成聚苯胺-石墨烯复合镀层,后进行盐水浸泡腐蚀试验与电化学测试,分析了电沉积时间对导电带耐腐蚀性能的影响。实验结果表明,镀层均匀致密,石墨烯分散均匀、连续性好。腐蚀电位随电沉积时间增加而正移,耐腐蚀性趋好。交流阻抗显示随着镀层厚度增厚,容抗弧半径增大,导电带的耐腐蚀性增强,说明聚苯胺-石墨烯镀层对镍带起到显著的防护作用。

卡瓦下座用表面改性可溶性镁合金耐腐蚀性能研究

采用可溶性镁合金制作的节流器卡瓦下座,在井下服役过程中常因其降解速率过快而引起节流器失效,为此对可溶性镁合金表面进行了改性。为了解可溶性镁合金表面改性后的耐腐蚀性能,采用扫描电子显微镜观察了表面改性镁合金腐蚀前后表面的微观结构,采用X射线衍射仪和红外光谱仪分析了表面改性镁合金表腐蚀前后的物相结构,通过电化学试验和浸泡失重试验评价了其在pH值为3.0,7.2和9.0模拟井液中的耐腐蚀性能。与镁合金相比,在不同pH值的模拟井液中,表面改性镁合金的腐蚀电位均正移了约1.1 V,腐蚀电流密度均降低了3个数量级,腐蚀速率均降低了约3 mm/a;与pH值为7.2的模拟井液相比,在pH值为3.0的模拟井液中,表面改性镁合金的电荷转移电阻从9.13×10^(6)Ω·cm^(2)降至1.91×10^(6)Ω·cm^(2)。研究表明,与镁合金相比,表面改性镁合金在pH值为3.0,7.2和9.0模拟井液中的耐腐蚀性能均显著提高,但其在酸性模拟井液中的耐腐蚀性能大程度降低,易降解。对表面改性镁合金卡瓦下座节流器进行了现场试验,试验表明,表面改性镁合金卡瓦下座的承压性能、耐腐蚀性能满足要求,且易于打捞。研究和现场试验结果均表明,表面改性镁合金的耐腐蚀性能满足可溶性卡瓦下座的要求,为其应用于井下节流器提供了依据。

深冷处理对X52管线钢耐磨性与耐腐蚀性的影响

目的提高X52管线钢基体的耐磨性能与耐腐蚀性能,探究深冷处理对X52管线钢性能的影响机制。方法采用液体法的冷处理方式,对X52管线钢进行不同时间的深冷处理。采用显微硬度仪、超景深光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损仪器、万能拉伸机以及电化学工作站,分别观察或评价深冷处理后X52管线钢的显微组织、物相组成、硬度变化、拉伸性能、耐磨性与耐腐蚀性能。结果经过不同时间的深冷处理后,由于弥散碳化物的析出和晶粒细化,试件的显微硬度、抗拉强度和弹性模量均有所提高,但屈服强度变化不明显。当深冷处理时间为30 h时,其显微硬度达到最大值210.8HV0.2,比未深冷态190.3HV0.2提高了10.77%,当深冷处理时间为7 h时,其抗拉强度达到最大值600.7 MPa,比未深冷态574.7 MPa提高了4.05%。经过深冷处理,由于试件的晶粒得到了细化,组织成分更加均匀,试件的摩擦磨损性能得到提高,磨损机理为氧化磨损和磨粒磨损的共同作用,其中磨粒磨损起着主要作用。极化曲线结果显示,深冷处理后的试件自腐蚀电位均正移,当深冷处理时间分别为11、30和55 h时,腐蚀电流密度由未深冷态的15.47×10^(−6)A/cm^(2)分别降低到1.781×10^(−6)、1.335×10^(−6)、1.257×10^(−6)A/cm^(2),数值降低了一个数量级,说明材料的耐腐蚀性能得到了提高。结论深冷处理可以有效改善X52管线钢的力学性能、耐磨性能和耐腐蚀性能,在管道运输领域具有潜在的应用前景。

Ce对Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性能的影响

为了考察Ce含量对热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的组织和耐腐蚀性能的影响,采用SEM、EDS、XRD等方法对镀层的形貌、组织成分及物相进行了观察分析,结合盐雾试验对腐蚀产物形貌、组成及含量以及去除腐蚀产物后的镀层形貌进行了分析,并进一步通过电化学测试考察了不同镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。结果表明,Zn-5Al-1.5Mg-xCe (x=0, 0.05, 0.10, 0.25,质量分数,%)合金镀层的组织由富Zn相、富Al相和Zn/Al/MgZn_(2)(或Mg_(2)Zn_(11))三元共晶组织组成,少量Ce的加入增加了镀层中三元共晶组织的比例。Ce可以减薄镀层,细化富Al相,提高镀层的均匀性。当Ce添加量为0.10%时,细化效果最好。另外,Zn-5Al-1.5Mg-0.10Ce合金镀层的耐腐蚀性能最好,是Zn-5Al-1.5Mg合金镀层的2.6倍左右。Ce提高了镀层的均匀性,减少了局部腐蚀,提高了Zn_5(OH)_8Cl_(2)·H_(2)O腐蚀产物保护层的均匀性和致密性,从而提高了镀层的耐腐蚀性能。

固溶处理对注射成形含氮双相不锈钢耐腐蚀性能的影响

将316L奥氏体不锈钢粉末和430铁素体不锈钢粉末制得的含氮双相不锈钢作为研究对象,在流动氩气保护下对含氮双相不锈钢进行固溶处理,固溶温度分别为1300、1320、1340℃。通过极化曲线和交流阻抗谱的检测,研究固溶处理温度对含氮双相不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:在流动氩气保护下1320℃固溶处理后,含氮双相不锈钢的耐点蚀性能比316L、430不锈钢好,自腐蚀电流密度、点蚀电位、电荷转移电阻分别为1.67×10^(-6)A·cm^(-2)、0.219 V、2.84×10^(3)Ω·cm^(2)。

不锈钢双极板等离子喷涂TiC涂层耐腐蚀性研究

为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性,采用大气等离子喷涂技术(APS)制备TiC涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪表征涂层的形貌与组织,采用动电位极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等方法研究了3种不同电流制备的TiC涂层在PEMFC环境中的耐腐蚀性能。结果表明:TiC涂层的腐蚀电流密度比不锈钢基体低了1个数量级,表明该涂层可以有效提高316L不锈钢的耐腐蚀性。随着喷涂电流的增大,500 A的涂层显示出了最佳的耐蚀性和导电性,这主要是由于随着电流的增大,粒子得到充分的熔化,使涂层致密度得到了提高,孔隙等缺陷减少。

SUS321不锈钢表面Cr/CrN涂层的制备与抗氧化及耐腐蚀研究

采用磁控溅射技术,在SUS321不锈钢表面制备Cr/Cr N涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及分析天平等分别表征样品高温氧化及酸性盐雾腐蚀实验后的微结构及增重。结果表明,当磁控溅射气体分压比为P_(Ar)/P_(N_(2))=3∶1的涂层样品抗氧化性能及耐腐蚀性能最佳。在此基础上通过循环沉积制备了多层Cr/CrN涂层,6周期涂层样品在600℃氧化200 h后的单位面积增重为3.599 g/m^(2),表面氧化膜致密,没有出现剥落现象;6周期的涂层样品在酸性盐雾环境中能够保持480 h表面无变化,在放置500 h后边缘部位才开始出现轻微锈迹。固定磁控溅射气体分压比为P_(Ar)/P_(N_(2))=3∶1时,制备的6周期Cr/CrN多层膜涂层具有最佳的抗氧化及耐酸性盐雾腐蚀性能。

三种古建筑常用阔叶树材耐腐性及防腐可处理性研究

杨木、榆木和槐木是我国古建筑常用阔叶树材,进一步了解其耐腐性能和防腐可处理性能,可为古建筑木结构防腐处理和修缮保护提供参考。本研究选择槐木(Styphnolobium japonica)、榆木(Ulmus pumila)和大青杨(Populus ussuriensis)三种木材,首先测定其天然耐腐等级,然后通过铜唑防腐剂的载药量和横截面渗透情况来评价木材的防腐可处理性,并测试防腐处理材的耐腐性能,最后对比分析三种木材的孔隙结构特征与防腐可处理性之间的联系。结果表明:大青杨最容易被处理,榆木次之,槐木最难处理。其中,槐木为Ⅰ级强耐腐木材,榆木和大青杨分别为Ⅲ级稍耐腐和IV级不耐腐木材,古建筑中替换杨木和榆木构件需要进行防腐处理来提高耐腐性能,且其经过铜唑防腐处理后均可达到强耐腐等级。三种木材的孔隙结构和防腐可处理性结果分析显示:木材中介孔难以被铜唑防腐剂渗透,且孔径在大孔范围分布越大、所占比例越高的木材,其防腐可处理性越强。

火电机组用耐热钢高温耐腐蚀性能研究进展

从火电机组用耐热钢的发展历程出发,综述了新型耐热钢高温耐腐蚀性能的研究现状,并分别从腐蚀原理、化学成分、腐蚀环境和腐蚀防护等方面对耐热钢耐腐蚀性能的影响进行阐述;最后对火电机组用耐热钢高温耐腐蚀性能现有研究成果进行分析总结,并对未来研究方向以及发展趋势进行了展望。

Q690钢激光-MIG复合焊焊缝耐腐蚀性能研究

采用焊接效率较高的激光电弧复合焊对Q690钢中厚板(16 mm)进行焊接试验,分析不同激光功率下焊接接头的显微组织和晶粒尺寸的变化,及其开路电位、交流阻抗谱、极化曲线和腐蚀形貌,探讨激光功率对焊缝电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明,激光-MIG复合焊焊缝的显微组织由大量针状铁素体和少量侧板条铁素体、粒状贝氏体组成,其中电弧区的针状铁素体、侧板条铁素体含量多于激光区,电弧区的晶粒尺寸比激光区略大;粗晶热影响区显微组织主要由板条马氏体组成。随着激光功率的增加,焊缝中粒状贝氏体含量减少,针状铁素体和侧板条铁素体含量增加。当激光功率从1.5 kW增至2.5 kW时,焊缝的开路电位上升,容抗弧半径增加,极化电阻变大,极化曲线有右移倾向,自腐蚀电流密度下降,耐腐蚀性能提高。但当激光功率增至3.0 kW时,由于组织过于粗大,耐腐蚀性能反而下降。激光功率为2.5 kW时,复合焊焊缝的耐腐蚀性能最佳。

镁合金表面TiO_(2)二维薄膜的制备及其耐腐蚀性能研究

由于镁是一种较为活泼的金属,容易被氧化,且生成的氧化膜不具备保护性,这会进一步加快镁的腐蚀速率。通过在镁合金表面制备一层保护膜来阻断其与腐蚀物质的接触,从而增强镁合金的耐腐蚀性。首先根据已有文献制备TiO_(2)胶体,然后利用电泳沉积法,以镁合金基样为阳极,在其表面制备TiO_(2)薄膜,电泳液为上述TiO_(2)胶体,并探究了制备过程中的各项实验参数(不同电泳时间和不同沉积时间)对样品的影响。采取XRD、SEM等测试方法对制备的TiO_(2)薄膜进行分析,并进一步测试样品的极化曲线并做出分析。通过一系列参数优化可知,最优参数为电泳电压20 V,沉积时间90 s,此时制备的TiO_(2)薄膜的腐蚀电位最正,为-1.26 V,同时腐蚀电流密度也最低,为4.21×10^(-6)A/cm^(2)。

晶界添加Pr-Cu合金纳米粉对烧结NdFeB磁性能及耐腐蚀性能的影响

为了提升Nd FeB磁体的磁性能及耐腐蚀性能,首先用等离子体直流电弧法得到Pr-Cu合金纳米粉,再用双元合金法即晶界添加Pr-Cu合金纳米粉得到高性能烧结NdFeB磁体。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和电化学工作站、恒温恒湿箱表征了磁体微观结构、磁性能及耐腐蚀性能。结果表明,添加质量分数0.6%Pr-Cu合金纳米粉时,磁体的矫顽力由959.1 kA/m增加到1 080.5 kA/m,提高了12.6%;剩磁则由1.24 T下降至1.13 T,下降了9.1%。此外,磁体的耐腐蚀性能明显提高,磁体的腐蚀电流密度由62.0m A/cm^(2)下降至22.0m A/cm^(2);在0.2MPa、120℃、100%相对湿度下进行失重腐蚀实验96h后磁体的质量损失为4.5mg/cm^(2),仅为未添加时的26.5%。适量添加Pr-Cu合金纳米粉改善烧结NdFeB磁体的性能是可行的。

井下节流器用可溶性卡瓦下座耐腐蚀性能研究

针对苏里格气田井下节流器存在打捞困难、打捞成功率较低的问题,采用对可溶性镁合金表面进行改性的方式制备了井下节流器用可溶性卡瓦下座。通过电化学测试和浸泡失重实验研究了表面改性镁合金在不同Cl-质量分数(分别为2%、5%和8%)模拟井液中的耐腐蚀性能,并采用有限元力学仿真和溶解实验,分析了力学强度和溶解性能。结果表明:表面改性后的镁合金腐蚀电流密度降低了约5个数量级;随着Cl-质量分数的增加,表面改性镁合金腐蚀速率逐渐增大;在给定卡定机构卡定时的载荷与位移约束时,可溶性卡瓦下座所受最大应力为190 MPa,小于材料的屈服强度;卡瓦下座可溶式节流器经过室内5 h溶解后实现解封。在室内实验结果满足要求的基础上,该井下节流器在现场经过一段时间应用后打捞,坐封稳定,打捞方便。