大气压等离子体射流改性船体钢表面亲水性研究

在室温下,采用大气压等离子体射流对船体钢进行表面改性,通过水接触角测量、扫描电镜、X射线光电子能谱等分析测试方法研究了等离子体射流处理前后船体钢表面润湿性、表面形貌及化学特性的变化。研究结果表明,船体钢经大气压空气等离子体射流处理后在其表面引入了大量含氧基团,处理2s表面的水接触角就可以降到30°以下;处理后材料表面的亲水性受处理时间及放电电流的影响且在空气中放置时会出现老化效应,处理时间越长,老化效应越弱。

恒电量瞬态响应的频谱分析 Ⅰ.原理与测试方法

在用时频变换测量电极阻抗的技术中,介绍了用恒电量作为激励信号的时域法阻抗测量技术,分别用等效电路和实际腐蚀体系验证了恒电量测量的精确性,同时体现快速测量的特点.提出用拉普拉斯频谱分析恒电量瞬态响应的方法,不仅能够简化恒电量激励条件下电路模型的解析,而且对于包含多个时间常数的腐蚀体系,有助于判断腐蚀反应的子过程和解析电极阻抗.

冷喷涂Cu-Cu_2O涂层防污性能研究

通过冷喷涂技术制备了4种不同Cu、Cu2O配比的Cu-Cu2O涂层,涂层组分表征实验及实海防污挂片实验结果表明:在喷涂过程中,Cu粉和Cu2O粉均没有出现大量氧化现象,涂层的主要防污组分Cu2O能够顺利制备到涂层中;在喷涂过程中Cu2O粉不能100%利用,10%Cu2O-90%Cu、20%Cu2O-80%Cu和30%Cu2O-70%Cu粉末制备的涂层中Cu2O实际的质量分数分别为8.35%、15.72%、22.57%;Cu2O对Cu涂层溶解的促进作用和Cu2O自身与Cl-的反应,使涂层中Cu2O含量越高,铜离子渗出率越大。20%Cu2O-80%Cu涂层和30%Cu2O-70%Cu涂层的铜离子渗出率始终保持在50μg/(cm2·d)以上,可以抑制绝大部分海生物的附着;实际涂层样板在厦门海域分别浸泡1个月、3个月、13个月,各时段防污效果最好的始终是30%Cu2O-70%Cu涂层。

冷喷涂Cu-Cu_2O涂层微观结构与沉积特性

本实验通过冷喷涂技术制备了Cu2O的质量含量分别为0%,10%,20%和30%的四种Cu-Cu2O涂层。通过环境扫描电镜、金相显微镜对涂层孔隙率和颗粒变形率等微观结构进行了分析,同时对涂层进行了显微硬度检测,讨论了涂层微观结构、显微硬度和涂层沉积效果之间的关系。各组分涂层均具有较低的孔隙率,能有效起到阻止海水等腐蚀性介质渗入,具有较好的耐蚀性。涂层孔隙率随Cu2O含量的增加而降低。涂层中颗粒变形较充分,涂层致密度较好。铜颗粒的平均变形程度与涂层显微硬度均随涂层中Cu2O含量的增加而增大。

冷喷涂Cu-Cu2O涂层防污机理研究--机理讨论

总结了冷喷涂Cu-Cu2O涂层在不同溶解氧、盐度、温度及流速海水中的铜渗出率,继续讨论涂层的防污机理。本文认为铜的腐蚀或氧化亚铜(膜)的溶解,释放出可溶性铜离子或亚铜离子,在其表面形成富含溶解态铜离子或亚铜离子的水层从而毒杀靠近的海生物,这是铜、铜合金以及以氧化亚铜为防污剂的涂料产生防污功效的原因。冷喷涂Cu-Cu2O涂层的铜渗出机制为:铜与氧化亚铜形成腐蚀微电池,其中铜作为阳极,氧化亚铜作为阴极促进铜阳极的溶解。铜的电化学溶解通过增加表面CuCl-2浓度和降低氧化亚铜附近Cl-浓度的方式抑制了氧化亚铜的溶解。由于氧化亚铜颗粒和铜表面的氧化亚铜膜结构不同,后者溶解速率大于前者,整个涂层的减薄过程由铜的腐蚀控制。

丙炔醇对Q235钢在硫酸中的缓蚀作用

采用极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了丙炔醇对Q235钢在硫酸中的缓蚀作用。结果表明,丙炔醇属于抑制阳极反应为主的缓蚀剂,且随着浓度的不同阳极脱附现象有所差别。丙炔醇的缓蚀效率在4 h时出现明显的浓度极值,24 h后浓度极值现象消失,这主要由于丙炔醇的缓蚀机理发生了变化。随着丙炔醇浓度的升高,缓蚀作用由吸附反应变为了以聚合反应为主。

冷喷涂Cu-Cu2O涂层防污机理研究--温度、水流对铜渗出率的影响

实验考察了冷喷涂Cu-Cu2O防污涂层在不同温度及流速海水中的铜渗出率。实验结果表明:海水温度的升高,利于铜金属的电化学溶解及涂层总铜渗出率的增大,同时也因为加速了氧的扩散,促进Cu(I)氧化为难溶的碱式碳酸铜覆盖于涂层表面,在一定范围内抑制了氧化亚铜的溶解。海水流速的升高,加剧了铜金属的冲刷腐蚀,且促进氧化亚铜的溶解,使涂层总铜渗出率增大。氧化亚铜的渗出率贡献比随其含量的增加、温度及流速的降低和浸泡时间的延长而增加。

几种冷／热喷涂金属涂层的防污性能研究

为克服防污涂料在恶劣工况下容易剥离的缺点,本试验通过冷喷涂和电弧喷涂技术制备了3种金属涂层。通过对涂层铜离子渗出率和硅藻抑制作用的考察,可以发现3种涂层的防污功效的强弱关系为:电弧喷涂黄铜涂层<低压冷喷涂铜涂层<冷喷涂铜涂层。3种涂层持续浸泡30 d后,对小舟形藻在36 h之内的抑制作用仍能保持稳定,持久性较好。

基于BP神经网络的多变量海水环境中冷喷涂铜复合防腐防污涂层的铜渗出率预测系统

实验应用Matlab 2013b建立了用于冷喷涂Cu-Cu_2O涂层在多环境变量海水中的铜渗出率预测的BP人工神经网络系统。网络采用5-28-1三层网络结构,隐层传递函数为对数S型函数(logsig),输出层传递函数为线性函数(purelin),训练函数采用trainlm函数,训练误差目标设置为1×10^(-7),训练前对网络的权值和阈值进行零初始化。实验结果表明该神经网络具有很好的预测能力和泛化能力,能够有效地预测冷喷涂Cu-Cu_2O涂层在多环境变量海水中的铜渗出率,预测误差在10%以内。

多变量海水环境中冷喷涂铜复合涂层的铜渗出率及人工神经网络预测系统

本试验考察了不同Cu_2O含量的冷喷涂铜复合涂层在不同O_2浓度、盐度、温度及流速的海水环境中的铜渗出率。同时通过Matlab 2013b的人工神经网络工具箱建立了预测该涂层在多变量海水环境中铜渗出率的BP神经网络系统,该BP神经网络表现出了很好的预测精度和泛化能力,平均预测误差在10%以内。

热处理对冷喷涂Cu-20%Al_2O_3复合涂层耐磨损性能的影响研究

利用冷喷涂技术制备Cu-20%(质量分数)Al2O3复合涂层,并在氩气保护气氛下对该复合涂层进行300℃、500℃和700℃退火热处理。采用常温干摩擦试验评价热处理对冷喷涂Cu-20%(质量分数)Al2O3复合涂层耐磨损性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)观察涂层表面磨痕形貌。结果表明,复合涂层经退火热处理后发生了再结晶现象,涂层显微硬度降低。冷喷涂态和退火态复合涂层磨损机制不同:冷喷涂态复合涂层和低温退火热处理(300℃和500℃)下复合涂层磨损主要为磨粒磨损,700℃退火态复合涂层主要表现为疲劳磨损。

碳钢低压冷喷涂铝涂层的海水耐蚀性

本文以Al和10%体积比Al2O3的混合粉末为原料,使用便携式低压冷喷涂设备,在Q235碳钢基体上喷涂了Al涂层.测试涂层自腐蚀电位及动电位极化曲线,结合扫描电镜观察涂层表面及截面微观形貌,研究了低压冷喷涂Al涂层在海水中电化学腐蚀行为,并与高压冷喷涂和热喷涂铝涂层的耐蚀性比较.结果表明,低压冷喷涂铝涂层结构较为致密,其耐蚀性比高压冷喷涂铝涂层的略低,而明显优于热喷涂铝涂层.

冷喷涂Cu-Cu2O涂层防污机理研究--溶解氧、盐度对铜渗出率的影响

考察了冷喷涂Cu-Cu2O防污涂层在不同溶解氧及盐度海水中的铜渗出率。实验结果表明:涂层总铜渗出率由两部分组成,分别为铜金属的电化学溶解和氧化亚铜的化学溶解。海水溶解氧的增加,利于铜金属的电化学溶解及涂层总铜渗出率的增大,同时抑制了氧化亚铜的溶解,但这种抑制作用弱于对铜金属的腐蚀促进作用。海水盐度的升高,利于铜金属的电化学溶解,且促进氧化亚铜的溶解,使涂层总铜渗出率增大。随着浸泡时间延长,由于难溶产物的积累,涂层总铜渗出率降低。氧化亚铜的渗出率贡献比随其含量增加、溶解氧降低、盐度增加或浸泡时间延长而增加。

冷喷涂锌镍合金层的组织结构及耐蚀性

为了探讨冷喷涂制备锌镍合金的可行性及其制成的涂层的耐蚀性,采用机械合金化制备了不同镍含量的锌镍合金粉末,将其冷喷涂于Q235钢表面制成锌镍合金层,通过动电位极化测试、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等研究了其在海水中的腐蚀行为。结果表明:机械合金化能使部分锌镍粉末合金化,冷喷涂过程使合金化程度进一步提高;锌镍合金冷喷涂层在海水中浸泡时,锌首先被溶解生成致密产物,产物膜下形成镍的富集层,延缓了涂层的腐蚀速率;镍的加入可以提高涂层的稳定电位,降低涂层腐蚀速率,但镍含量过高会使涂层发生腐蚀微电池作用,含镍15%的冷喷涂锌镍合金层的耐蚀性最佳;镍可以稳定Zn(OH)2,抑制其向ZnO转化,使得冷喷涂层腐蚀形貌均匀致密。

氟碳涂层的研究现状

随着工业的发展,对钢铁防腐提出了越来越高的要求,涂层作为一种经典的防护方法得到了广泛应用。氟碳树脂因其特殊的分子结构,赋予其优异的耐候性和耐蚀性。重点论述了氟碳涂层在耐蚀性和耐候性方面的研究现状及应用状况,对应用于紧固件上的氟碳涂层进行了介绍,并对FEVE(三氟氯乙烯-乙烯基醚)氟碳涂层在紧固件防护方面的应用前景进行了展望。

冷凝器阴极保护效果评估与仿真预测研究

为了评估冷凝器系统的阴极保护效果,建立了冷凝器系统样机,通过试验评估了阴极保护系统的保护效果,然后开展了基于边界元法的冷凝器保护电位仿真与优化,优化计算结果与实测结果相一致,从而利用仿真计算预测了多根换热管系统的保护效果,为实际工况提供指导。样机实测结果显示:端盖和管板的保护电位维持在-600~-610 mV左右,得到完全保护;换热管距离管板处30 cm范围内,其电位小于-450 mV,得到完全保护,距离越远保护效果越弱;实测结果与仿真计算结果偏差最大值不超过15%,表明二者具有较好的一致性,仿真可对实际工况具有指导意义。仿真预测表明,27根管模型的端盖和管板得到完全保护,换热管电位低于-450 mV的长度为16.8 cm;63根管模型的端盖和管板也得到完全保护,换热管电位低于-450 mV的长度为13.0 cm。综上所述,目前的阴极保护方案可有效保护冷凝器端盖、管板和部分靠近管板的换热管;在牺牲阳极的数量固定的前提下,换热管数量的增加会导致其保护距离逐渐减少。

合金元素Ga在铝合金牺牲阳极中的应用

介绍了微量合金元素Ga在铝合金牺牲阳极中的应用和研究情况,综述了Ga对铝合金牺牲阳极电化学性能的影响及Ga对铝的活化作用机理,概述了本课题组对Al-Ga合金阳极的研究结果,展望了Al-Ga合金牺牲阳极的发展方向。

阻锈剂对肋拱桥吊杆的缓蚀效果评价

通过实验室评价和现场检测相结合,评价了迁移型钢筋阻锈剂和压浆对吊杆钢丝的缓蚀作用。在实验室内进行钢丝全浸和对水泥试样间浸试验,利用电化学阻抗谱监测水泥试样中钢丝的腐蚀参数变化,并用极化曲线初步评定了阻锈剂对钢丝点蚀的影响作用;在大桥现场,用电化学方法快速检测了钢丝的瞬时腐蚀电流。结果表明:阻锈剂的加入改善了钢丝的点蚀敏感性;在防腐蚀处理完成后一年多的时间里,各短吊杆位置钢丝的腐蚀均受到了不同程度的抑制;阻锈剂定期添加可以增强缓蚀作用。

中性盐雾腐蚀对等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层摩擦磨损性能的影响

利用超音速等离子喷涂(SPS)技术制备了陶瓷相增强的NiCr-Cr_3C_2涂层,采用线接触往复滑动方式进行摩擦磨损实验,测定了NiCr-Cr_3C_2涂层/Q235碳钢摩擦副在盐雾腐蚀前后涂层的摩擦系数和磨损量,此外,还采用SEM、EDS等技术观察分析了涂层表面的形貌和微区元素分布,探讨了盐雾腐蚀环境对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明:NiCr-Cr_3C_2涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损,而盐雾腐蚀后的磨损机制为粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损。盐雾腐蚀后涂层的摩擦系数比盐雾腐蚀前的摩擦系数降低了1/5;不过,盐雾腐蚀后涂层的磨损失重量是盐雾腐蚀前磨损失重量的5倍左右,说明盐雾腐蚀环境加速了其摩擦学性能的恶化,涂层的耐蚀性有待进一步提高。

钛合金和铜合金管路电偶腐蚀数值仿真

针对典型船舶海水管路模型,采用以边界元法为基础的数值模拟仿真技术,对TA2钛合金和B10铜合金两种金属材料海水管路模型进行电偶腐蚀数值仿真。通过动电位极化曲线测试法分别测量B10铜镍合金、TA2钛合金在静态以及流态下的极化曲线,以其作为模拟边界条件,分别研究了材料间电偶腐蚀电位和电流密度的分布规律。同时研究了不同管径和海水流速工况下的管路电偶腐蚀规律。结果表明,在TA2和B10组成的电偶体系(面积比1∶1)中,B10作为阳极材料,且电连接处腐蚀最严重,约为自然腐蚀的4倍;电偶腐蚀速率与管径与介质流速都呈正相关关系。