建筑结构用Q235钢超声波辅助锌-锰系磷化处理及耐蚀性研究

为有效提高建筑结构常用Q235钢的耐蚀性,采用锌-锰系磷化工艺对Q235钢进行表面处理,并在磷化过程中引入超声波。测试并分析了不加超声波以及施加超声波获得的锌-锰系磷化膜的物相、厚度、腐蚀前后的形貌特征及耐蚀性,同时探讨了施加超声波对锌-锰系磷化膜的影响机理。结果表明:在一定范围内超声波功率提高有利于提高形核密度并缩短成膜诱导期,在相同时间内获得缺陷少、较厚且表面致密性较好的锌-锰系磷化膜,表现出良好的耐蚀性。但超声波功率过高的情况下成膜速度变慢,锌-锰系磷化膜中缺陷增多,导致耐蚀性变差。超声波功率为120 W获得的锌-锰系磷化膜表面致密性最好,厚度达到11.8μm,其耐蚀性明显优于不加超声波获得的锌-锰系磷化膜,腐蚀电流密度相比于Q235钢降低了超过一个数量级,能对Q235钢起到理想的防护作用。

电镀锌镍合金与热渗锌涂层热带海洋大气环境腐蚀规律对比分析

目的解决钢铁表面金属涂层在热带海洋大气环境中易腐蚀损伤或失效的问题,选择对热带海洋大气环境耐腐蚀性能优良的金属涂层,提高钢铁工件的使用寿命。方法在某热带海域进行户外暴露试验,对钢铁试片电镀锌镍合金和热渗锌2种金属涂层的腐蚀规律进行研究。通过扫描电镜、X射线能谱仪、光学显微镜、划格试验等,对锌镍合金镀层和热渗锌涂层的表面形貌、化学成分、截面形貌、涂层厚度及附着力等分别进行观察与测试。结果电镀锌镍合金镀层主要发生选择性腐蚀和点蚀,在720 d内具有较好的腐蚀防护性能。热渗锌层以均匀腐蚀为主,涂层微裂纹促进了腐蚀,在90 d内基体无腐蚀,360~720 d涂层的腐蚀速率较快。结论在采用的2种金属涂层工艺中,电镀锌镍合金镀层的耐腐蚀性能远优于热渗锌涂层。相对于该热渗锌涂层,电镀锌镍合金镀层更加适合作为钢铁工件金属涂层在该海域大气环境中长期使用。

2024铝合金表面预处理与水性环氧清漆协同防腐作用的配套性探究

为了明确在铝合金表面涂装水性环氧清漆之前进行磷化、阳极氧化和硅烷化预处理对整个涂层体系的防腐作用的影响,在2024铝合金表面分别进行锌系磷化、电化学阳极氧化和环氧基硅烷化3种预处理,然后分别在经过上述预处理的铝合金表面涂装水性环氧清漆,采用扫描电镜、X射线衍射仪、附着力测试仪、X射线光电子能谱仪、电化学工作站对3种体系分别进行微观形貌、物相成分、附着力、化学成分、电化学阻抗谱等测试表征,比较了3种表面预处理对水性环氧清漆涂层对铝合金基体的防腐作用的影响,探究了铝合金表面3种预处理与水性环氧清漆涂层协同防腐作用的配套性。结果表明:3种预处理都可以改善水性环氧清漆涂层对铝合金基体的防腐作用,与涂层协同防腐作用配套性的预处理表现优劣为环氧基硅烷化>电化学阳极氧化>锌系磷化,3种预处理与水性环氧清漆涂层的协同防腐作用配套性与磷化膜、阳极氧化膜和硅烷膜的微观结构、化学成分及其与铝合金基体的界面结合形式密切相关。

Ni18Co9Mo5在湿热海洋和亚湿热酸雨大气环境下的性能变化规律研究

目的研究Ni18Co9Mo5在湿热海洋环境(永兴)和亚湿热酸雨环境(重庆)下的腐蚀行为和力学性能规律。方法通过金属粉末注塑成形方法制备Ni18Co9Mo5样品,采用力学试验机、X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、金相显微镜对Ni18Co9Mo5在永兴和重庆典型大气环境下暴露试验18个月的性能变化规律进行研究。结果Ni18Co9Mo5样品的耐蚀性较差,在海洋环境和亚湿热酸雨下暴露2个月即出现明显的腐蚀现象,在平均相对湿度达到临界湿度(80%)基础上,腐蚀介质SO_(2)(亚湿热酸雨环境)和Cl^(-)(海洋环境)对Ni18Co9Mo5金属材料的早期腐蚀具有加剧作用。Ni18Co9Mo5在永兴试验18个月后,腐蚀产物较为疏松,且样品内外腐蚀区域均存在明显裂纹,其抗拉强度和冲击能量分别下降43%和60%左右;在重庆试验18个月后,其抗拉强度下降15%,冲击能量整体变化不明显。湿热海洋环境中侵蚀性强的Cl^(-)导致Ni18Co9Mo5发生点蚀,甚至裂纹萌生及扩展,加剧了样品基体的腐蚀,有效承载面积减小及裂纹导致力学性能明显下降。结论Ni18Co9Mo5在湿热海洋环境下的腐蚀程度和力学性能下降比亚湿热酸雨环境更为严重。

热带岛礁大气环境车辆装备腐蚀规律与防护设计及控制措施

目的 提高车辆装备在热带岛礁大气环境中的耐腐蚀性能,为车辆装备在热带岛礁大气环境长期稳定的服役提供防腐蚀设计与改进依据。方法 通过对岛礁大气环境特点的分析和典型车辆装备腐蚀规律研究与总结,制定相应的腐蚀防护设计及措施,并在车辆装备上进行应用与验证。结果 根据腐蚀特点,车辆装备划分为结构类腐蚀、电气类产品腐蚀、材料和涂层腐蚀等4类,其中,结构类腐蚀是最主要的腐蚀行为,结构类腐蚀类型主要包括缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力作用下腐蚀、磨损腐蚀、结构外形及空腔结构造成的腐蚀等。根据腐蚀环境进行划分,将整车划分为舱外完全暴露结构区域、底盘底部区域、发动机舱区域和舱内区域等4个腐蚀区域。在车辆装备上采取相应的腐蚀防护设计与措施,包括典型结构类防腐蚀设计、电气类产品腐蚀防护设计、材料与涂层搭配选用、维护保养和腐蚀监测措施,在热带岛礁大气环境中取得了良好的应用验证效果。结论 根据不同腐蚀类型,采取相应的结构类、电气类产品,材料与涂层合理搭配选用等腐蚀防护设计,加严环境试验考核,以及维修维护、腐蚀监测等腐蚀控制措施,车辆装备在热带岛礁环境中将取得长效且良好的环境适应性。

海洋油气装备阴极保护电化学腐蚀研究

在深水海洋环境下的油气装备对其使用寿命和生命周期内的可靠性要求极高,故采取阴极保护的方法来减缓电化学腐蚀。以承担海洋油气装备研制任务的4130合金结构钢为阴极材料,通过模拟真实海水腐蚀环境,建立阴极保护系统模型,采用恒电流加速腐蚀试验的方法对Al-Zn-In-Cd,Al-Zn-In-Sn和Al-Zn-In-Si三种牺牲阳极材料进行电化学性能测试,通过对试验结果进行分析和计算,得出三种材料的电流效率和阳极溶解情况,为海洋油气装备牺牲阳极材料的选择提供了试验依据,也为阴极保护方案设计奠定了基础。

基于复杂条件下空调器顶出风电机进水失效机理分析及防护措施

沿海地区气候环境复杂,空调电机往往面临着各种恶劣天气的考验,普通电机的防护等级无法适应沿海的气候环境,在沿海地区空调应用的电机中,因内部进水造成的短路、氧化、腐蚀等故障屡见不鲜。电机故障不仅打击顾客对产品的信心,还需面对高额的维修成本。因此,对现有电机结构的密封性研究以及防护能力的提升显得尤为重要。通过对电机密封胶圈、防水结构、防水材料等方面的密封性技术研究,以提高电机在应对恶劣环境下的防护能力。

超临界CO_2处理后的金属铀表面氧化腐蚀和电化学腐蚀实验研究

采用重量法和电化学方法分别得到表面经超临界CO2处理后的铀试样在60℃、70%RH条件下的氧化动力学曲线(Δm t)和在50μg gCl-溶液中的阳极极化曲线、自腐蚀电流等抗蚀评价指标。结果表明:经超临界CO2处理后,金属铀表面抗氧化腐蚀性能和抗化学介质腐蚀性能均有一定程度提高。对钝化膜提高金属铀表面抗腐蚀性能的原因进行了探讨。

应变速率对管线钢近中性pH值环境敏感开裂的影响

以X-70管线钢近中性pH值溶液(NS4和实际土壤溶液)为研究对象,研究了恒载荷、慢应变速率拉伸(SSRT) 和循环蓑荷等不同条件下的环境开裂行为.结果表明,在该体系中局部应变速率是联系各种不同断裂过程的纽带,决定着断裂的模式.当该局部应变速率低于发生应力腐蚀开裂(SCC)敏感局部应变速率的上限(即5×10-5 s-1)时, SCC才能够发生;在循环载荷作用下,当该局部应变速率高于此上限时,将发生力学因素起主导作用的腐蚀疲劳(CF)开裂;该局部应变速率继续升高时,将发生机械断裂.对X-70管线钢在近中性pH值的环境开裂,不论开裂过程是溶解或(和)氨的作用占主导,均受局部应变速率控制.在通常遇到的现场服役条件下, X-70管线钢在近中性pH值溶液中的开裂模式是SCC,不是CF,应称之为“近中性pH值应变促进腐蚀开裂”,实质上这是一种由局部应变速率决定的环境开裂行为.

咪唑啉硫脲衍生物对电偶腐蚀的抑制作用

采用腐蚀失量、动电位极化曲线和电偶腐蚀电流测量等电化学方法对咪唑啉缓蚀剂TDM进行了性能评价 ,研究了饱和CO2 的 1%NaCl溶液中碳钢与双相不锈钢S3180 3耦接后的电偶腐蚀行为。结果表明 ,该缓蚀剂是一种阳极吸附型缓蚀剂 ,与KI有较好的协同作用 ,能显著地抑制二氧化碳环境下N80钢因电偶作用引起的腐蚀。

4种环境友好型缓蚀剂对304不锈钢在氯化钠介质中点蚀的抑制作用

利用动电位扫描极化技术,研究了不同浓度的4种环境友好型缓蚀剂(Na2WO4,Na2B4O7,C6H11O7Na,C15H29NO3Na)对304不锈钢在3.5%NaCl中(pH=7,t=25℃)的缓蚀作用。结果表明:Na2WO4,Na2B4O7,C6H11O7Na对不锈钢的点蚀诱发及扩展均有抑制作用,C15H29NO3Na只对不锈钢的点蚀诱发有抑制作用;Na2WO4,Na2B4O7和C15H29NO3Na主要对体系的阳极极化过程产生影响,而C6H11O7Na对体系的阳极极化和阴极极化过程均产生影响。

HastelloyC型铸造镍基合金的析出相及其对合金腐蚀行为的影响

本文采用金相显微镜、Ｘ射线衍射、电子探针和透射电子显微镜相结合的方法，研究了耐“氧化－还原”，复合介质腐蚀的含Ｃｒ、Ｍｏ、ｗ的ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ型铸造镍基合金中析出相的形态、成分、结构及形成条件。着重研究了析出相含Ｃｒ量和敏化时间对合金腐蚀行为的影响。结果表明，ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ型合金在８００～１２００℃范围内有ｐ相、μ相、Ｍ＿６Ｃ相及少量σ相析出，９００℃左右析出量相对少些。析出相数量越多，富Ｃｒ、Ｍｏ越严重，则合金的耐点蚀和晶间腐蚀性能越差。敏化时间延长，亦使合金耐点蚀和晶间腐蚀性能有所下降，但对合金的均匀腐蚀程度影响不大。

水泥熟料及碱盐对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀行为

对以电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石为原料制备的方镁石-镁铝尖晶石砖进行了不同温度的抗侵蚀试验,研究了水泥熟料及碱盐(K2SO4、KCl)对方镁石-镁铝尖晶石砖的化学组成、矿物组成及显微结构的影响,从而研究其对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀行为。结果表明:1)水泥熟料对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀过程主要是向砖内渗透,侵蚀砖中方镁石及基质M2S生成低熔物CMS而使M2S、方镁石不断溶解,使砖形成致密的变质层,温度越高,渗透和侵蚀作用越剧烈。2)碱盐通过对砖的液相渗透和气相扩散,在砖中与杂质发生化学反应,生成新的气体并挥发,使砖的表层因碱盐的化学侵蚀而疏松,深层因残碱的沉积而致密。3)实际使用中,碱盐在高温层侵蚀砖中的方镁石及结合相而使高温层疏松,使水泥熟料大量渗透和侵蚀而形成致密的变质层;碱盐在低温层的析晶、沉积,使致密的变质层变厚。而致密且较厚的变质层在温度波动时将导致方镁石-镁铝尖晶石产生严重的结构剥落。

高酸高氯原油水中曼尼希碱对316L不锈钢的缓蚀作用

原油的氯腐蚀严重影响石油化工装置的安全运转,控制氯腐蚀有多种途径,其中添加缓蚀剂是最简单、快捷的方法。通过室内静态挂片失重法、CMB-4510A缓蚀剂快速评定仪和SEM,研究了316L不锈钢在原油模拟水中的氯腐蚀特性及曼尼希碱与硅酸钠复配对其缓蚀效果的影响。结果表明:腐蚀溶液的pH值、温度和Cl-浓度对316L不锈钢的腐蚀速率都有明显的影响;曼尼希碱可以在金属表面形成一层保护膜,有效阻止去极化物质向金属表面的迁移,当曼尼希碱质量分数为1%时缓蚀效果最好,缓蚀率达83.78%;曼尼希碱与硅酸钠之间有很好的协同效应,有效地降低了金属的腐蚀速率。

微弧氧化及包埋渗铝法制备的复合涂层高温抗蚀性能

采用包埋渗铝技术在C103铌合金基体上制备Al/C103,通过微弧氧化(MAO)处理获得Al_2O_3陶瓷膜外层。利用X射线衍射仪(XRD)和配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM),分析复合涂层高温腐蚀前后的成分和组织结构,并研究其高温氧化和热腐蚀行为与机理。结果表明:包埋渗铝处理的Al/C103经1000℃氧化10h后增重为6.98mg/cm^2,微弧氧化结合包埋渗铝制备的MAO/Al/C103增重为2.89mg/cm^2;氧化20h后,MAO/Al/C103增重为57.52mg/cm^2,高于Al/C103的28.08mg/cm^2。在900℃熔融混合盐(75%Na2SO4和25%NaCl,质量分数)中腐蚀50h后,Al/C103和MAO/Al/C103的增重分别为70.54,55.71mg/cm^2,表面生成了Al_2O_3和钙钛矿结构NaNbO3相;部分NaNbO3堵塞MAO微孔,阻碍熔盐向内扩散,MAO/Al/C103试样表现出较优的抗热腐蚀性。

自组装硅烷膜对6061铝合金表面耐蚀性影响的研究

采用自组装方法,在6061铝合金表面制备十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷自组装膜层,对制备工艺进行了优化,并对自组装膜层进行了表面形貌分析,通过极化曲线和电化学阻抗谱研究了自组装膜层的耐蚀性能。结果表明:与铝合金基体相比,自组装膜的腐蚀电流密度减小了3个数量级,电化学阻抗值增大了近1倍,达到了提高铝合金表面耐蚀性能的目的。

纯镁表面等离子体电解渗硼与微弧氧化复合膜的制备及耐蚀性

目的在纯镁表面制备新型复合膜,以提高其耐蚀性。方法先在硼砂系电解液中对纯镁进行等离子体电解渗硼(PEB)处理,预制表面改性层,然后在硅酸盐系电解液中对其进行微弧氧化(MAO)处理,从而获得PEB+MAO新型复合膜。分别使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观结构、元素分布及物相组成,膜层的耐蚀性则通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)来表征。结果纯镁的等离子体电解渗硼过程经历了电离、置换、吸附和扩散四个阶段,获得的PEB表面改性层由氧化层和扩散层组成。在PEB+MAO复合膜的生长过程中,膜层在其厚度方向存在重叠的现象,而不是逐层的简单堆积。等离子体电解渗透时,硼元素渗入后所形成的渗层区域降低了纯镁基体表面的化学活性,改善了其微观组织结构,进而使PEB+MAO复合膜的腐蚀电流密度较基体、单一PEB改性层和单一微弧氧化膜层分别降低了3、2、1个数量级。同时,EIS研究也表明,PEB+MAO复合膜可以提供相对较长时间的抗蚀保护。另外,分析了PEB表面改性层的生成机理以及PEB+MAO复合膜的形成过程,并建立了物理模型。结论 PEB预处理会显著影响PEB+MAO复合膜的厚度、致密性及成分,继而明显提高纯镁的耐蚀性。该新型的复合膜制备方法有望进一步推广到镁合金上,以提高其耐蚀性和承载能力。

聚吡咯膜对不锈钢腐蚀的防护机理研究

为测量不锈钢的腐蚀电阻,研究聚吡咯膜(PPy)对不锈钢腐蚀的防护机理,应用循环伏安曲线、电化学阻抗谱和开路电位-时间曲线测量方法等电化学手段研究了镀PPy膜后不锈钢在十二烷基苯磺酸钠溶液和NaCl溶液中的电化学行为,并通过建立合理的等效电路图对其电化学阻抗图谱进行解析.结果表明:所建立的等效电路分离出不锈钢的腐蚀电阻与PPy的氧化还原电阻,能较好地解析不锈钢/PPy/溶液的阻抗行为;在高盐溶液3.5%NaCl溶液中,PPy膜对不锈钢腐蚀具有很好的保护作用;在PPy膜保护不锈钢的过程中,不锈钢和PPy膜间发生电化学反应,释放十二烷基苯磺酸根以及生成不溶性物质来抑制金属的腐蚀.

铝合金LC52对接焊海洋大气应力腐蚀研究

在设计制作的恒载荷大气应力腐蚀试验装置上,进行了铝合金LC52对接焊拉伸试样的海洋大气应力腐蚀试验研究。对海洋大气应力腐蚀试验中断裂的、加载应力为0.5σb的试样分析表明,铝合金LC52焊接件在海南海洋大气环境下存在应力腐蚀开裂;Cl-富集于SCC部分的含钙和/或含硫的第二相质点,促进了应力腐蚀开裂,获得了铝合金LC52焊接的海洋大气SCC失效特征。

系列高效复合防腐蚀融雪剂的研制

以传统氯盐的融冰化雪能力为基础,根据冰点降低理论,通过单纯形重心设计,研究了不同氯盐的加合增效和冰点降低规律。结果表明不同配比的氯盐的融冰能力差别较大。比较了融雪主剂PSA溶液中磷酸盐、葡萄糖酸钠、硫酸锌、硫脲、硅酸钠、钼酸钠、钨酸钠等7种常用缓蚀剂的缓蚀性能,筛选出了适合PSA融雪剂的缓蚀剂配方。融冰试验、金属腐蚀试验、混凝土腐蚀试验、冰点测试试验、pH值测试及植物耐盐试验的结果表明,研制的PSA防腐蚀型融雪剂冰点低、融冰速率高,对碳钢和混凝土的腐蚀性小,对植物的损害小,符合相关标准要求,是高效的环保型融雪产品。