镁合金表面氟转化层降解过程的电化学阻抗谱

为改善镁合金的生物降解性能,在镁合金AZ31表面制备氟转化层,研究氟转化层的电化学阻抗谱(EIS)在Hank’s仿生溶液中随浸泡时间的变化,并结合浸泡过程中氟转化层表面形貌和成分的变化,探讨氟转化层的形成机理及在仿生溶液中的降解行为。结果表明:氟处理后镁合金表面生成Mg F2转化膜,反应过程中氢气的产生在膜层表面生成不贯穿膜层的孔隙;在Hank’s仿生溶液浸泡过程中,氟转化层电阻随浸泡时间的延长而降低,氟化镁层缓慢溶解并生成氢氧化镁。同时,溶液中的Ca2+、HPO42-和PO43-等离子沉积在表面;由于氟转化层表面存在微孔,浸泡15 min时,小孔腐蚀过程已经开始;浸泡至7 d时,孔核表面区域的膜层溶解穿透,进入腐蚀孔的发展阶段;浸泡至15 d时,发生明显点蚀;氟转化层微孔处溶解速度较大,导致Cl-渗透至基体,镁合金发生点蚀,点蚀产生的腐蚀产物在孔中堆积形成胞状突起。     

镁合金表面CaF_2/MgF_2复合膜层的制备及降解行为

为改善镁合金的耐蚀性能,采用化学沉积法在AZ31镁合金表面制备了微-纳级别尺度CaF_2/MgF_2复合膜层,分析该复合膜层的形貌、成分及相结构。采用Hank’s仿生溶液中浸泡和电化学测试技术,结合浸泡过程中膜层EIS谱和表面形貌成分的变化,研究CaF_2/MgF_2复合膜层的体外降解行为。结果表明:该复合膜层外层为纳米尺度的片状CaF_2晶体,内层为致密的MgF_2转化膜。CaF_2膜层提高了单一氟转化层的自腐蚀电位φcorr和极化电阻Rp,浸泡13 d后其电荷转移电阻仍维持在1×10~4Ω·cm~2以上。试样在Hank’s溶液中浸泡7 d后CaF_2膜层发生局部溶解;9 d后在CaF_2层局部脱落处,Cl-渗透到MgF_2膜层而发生点蚀。     

pH值对镁合金表面水热磷酸钙涂层微观形貌和生物腐蚀性能的影响研究

为改善镁合金的耐蚀性和生物相容性,在不同pH条件下采用水热法在镁合金AZ31表面制备了磷酸钙（Ca-P）涂层。利用XRD、SEM 和 EDS分析了不同pH值下涂层的物相组成、微观形貌和化学成分;采用Hank’s仿生溶液中电化学测试和浸泡的方法研究了涂层在的生物腐蚀行为。结果表明：水热处理的pH值影响涂层的相组成和微观形貌,涂层的微观形貌影响涂层的防护性能。当pH为6时,Ca-P 涂层由Mg3(PO4)2 和OCP组成,当pH增加到8和10时,Ca-P 涂层为羟基磷灰石（HA）。pH值为8时,HA 涂层呈蜂窝状;pH值为10时,HA 涂层由纳米尺度的棒状晶体构成,该涂层在Hank’s溶液中能有效阻止溶液的渗透而保护基体。     

铝合金阳极腐蚀过程的电化学阻抗谱研究

利用电化学阻抗谱(EIS)方法研究了Al-Zn-In-Mg-Ti合金阳极在3%NaCl溶液中的腐蚀过程,观察了260h浸泡腐蚀后的表面形貌.结果表明:合金腐蚀是点蚀引起的,腐蚀由钝化态开始,经点蚀诱导期,达到点蚀稳定期.分别采用不同等效电路拟合合金在不同腐蚀阶段的电化学阻抗谱.结果表明:当合金处于钝化态时,EIS谱为反应电阻Rt很大的容抗弧;随浸泡时间的延长,EIS谱低频出现感抗弧,合金进入点蚀诱导期,溶液电阻R5增大,反应电阻Rt减小,蚀孔内反应电阻R0减小,感抗L收缩;合金处于点蚀稳定期时,EIS谱低频感抗弧消失,出现一直线,腐蚀产物扩散成为反应控制步骤.     

Al-Zn-Sn-Ga阳极腐蚀过程的电化学阻抗谱

通过测定Al-Zn-Sn-Ga阳极在3.5%NaCl(质量分数)溶液中浸泡不同时间的电化学阻抗谱(EIS),研究该阳极的腐蚀发展过程和腐蚀特征。结果显示:当合金刚被浸入3.5%NaCl溶液时,EIS谱为反应电阻很大的容抗弧,表明此时合金处于钝化态;随着浸泡时间的延长,EIS谱中高频段的容抗弧明显减小且低频段出现感抗弧,合金进入点蚀期;继续延长浸泡时间,EIS谱中除高频段的容抗弧和中、低频段感抗弧外,在低频段出现另一容抗弧,合金处于点蚀扩展期;随着浸泡时间的继续增加,低频段感抗弧消失,EIS谱由两个容抗弧组成,合金达到均匀腐蚀期。因此,合金的腐蚀由钝化态开始,经点蚀期和点蚀扩展期,达到均匀腐蚀期。     

氯离子环境下混凝土钢筋的电化学阻抗谱特征

用电化学阻抗谱(EIS)方法研究了混凝土钢筋浸泡在氯离子溶液中的阻抗谱特征,研究结果表明:浸泡初期,钢筋电化学阻抗谱为一半径很大的容抗弧,钢筋处于钝化状态;随着腐蚀的发展,钢筋的阻抗谱表现为双容抗弧,钢筋表面的钝化膜已破裂,钢筋发生了孔蚀,其腐蚀过程受电荷传递过程控制;在浸泡后期,阻抗谱低频段出现了Warburg阻抗,...     

AZ91镁合金表面合成聚苯胺涂层及其腐蚀性能研究

采用循环伏安法(CV)在含草酸、苯胺单体的溶液中以AZ91镁合金为基底沉积聚苯胺(Pani)涂层,并通过IR和SEM等手段对涂层的结构和形貌特征进行表征;同时通过极化曲线、开路电位-时间曲线及电化学阻抗谱(EIS)等评价涂层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性。结果表明,聚苯胺涂层有效提高了镁合金基体的自腐蚀电位,并导致镁合金腐蚀电流密度下降近两个数量级;长期浸泡过程中发现涂层能够有效抑制腐蚀溶液的渗透,阻止基体合金的腐蚀。     

温度对904L不锈钢耐点蚀性能的影响

采用FeCl3溶液浸泡试验、动电位极化、电化学阻抗谱及体式显微镜研究了904L超级奥氏体不锈钢在不同温度下的点蚀行为。结果表明:溶液温度为25℃时,904L不锈钢具有优异的耐点蚀性能,随着溶液温度的升高,其耐点蚀性能下降,在65℃FeCl3溶液中基体表面产生严重的点蚀坑。在不同温度模拟海水溶液中的电化学测试结果同样表明:随着试验温度的提高,自腐蚀电流密度增大,点蚀电位下降,点蚀敏感性提高;EIS均为单一的容抗弧,温度升高,容抗弧半径减小,材料腐蚀速率增大,耐蚀性降低。     

Mg-4.0Zn-2.5Sr合金HA涂层体外降解及生物相容性

通过电沉积工艺在生物材料Mg-4.0Zn-2.5Sr合金表面制备HA涂层,对比研究了HA涂层与无涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金在Hank’s溶液中的降解性能及生物相容性。结果表明:通过电沉积工艺电压5 V,温度50℃,时间2 h后,再经过后碱热处理2 h可制备出组织细小、致密、均匀并与基体有良好结合的HA涂层。Mg-4.0Zn-2.5Sr合金在Hank’s溶液中的最终腐蚀速率为0.264 g/(cm~2·h)。HA涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金在Hank’s溶液中最终腐蚀速率为0.163 g/(cm~2·h)。电化学分析发现HA涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金的腐蚀电位是-0.801 V,明显高于无涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金的腐蚀电位-1.33 V,说明经过HA涂层后镁合金的抗腐蚀性能获得提高。HA涂层与无涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金的细胞溶血率均在生物材料5%的允许范围之内,作为生物材料使用时均不会发生溶血现象。HA涂层与无涂层Mg-4.0Zn-2.5Sr合金的细胞增殖率均超过96%,为1级细胞毒性,通过细胞形貌特性分析也证明了二者的细胞毒性作用非常小,满足生物材料细胞毒性的要求。     

硅酸钠对5083铝合金点蚀性能的影响研究

通过循环阳极极化曲线、电化学阻抗谱的测试以及浸泡腐蚀试验,研究了硅酸钠对5083铝合金在3.5%氯化钠溶液中的点蚀性能的影响。极化曲线结果表明,硅酸钠的加入使得5083铝合金在3.5%氯化钠溶液中的点蚀电位正移。通过EIS试验和浸泡腐蚀试验可进一步得出:体系中硅酸钠水解使得溶液中OH-浓度增加,铝合金表面钝化膜和Al2(SiO3)3沉淀膜增厚,从而较好地抑制了铝合金表面的点蚀,基体得到保护。     

(Al_2O_3-SiO_2)_(sf)／AZ91D镁基复合材料微弧氧化膜的制备及电化学阻抗谱分析

在硅酸盐电解液体系中,采用交流微弧氧化方法在增强体体积分数为33%的(Al_2O_3-SiO_2)_(sf)/AZ91D镁基复合材料表面制备出完整的保护性氧化膜.利用SEM,EDS和XRD分析了氧化膜的形貌、成分和相组成,测量了膜层的显微硬度分布.采用电化学阻抗谱(EIS)评价了微弧氧化表面处理前后复合材料的电化学腐蚀性能,确立了不同浸泡时间对应的等效电路.结果表明,微弧氧化膜主要由MgO和Mg_2SiO_4相组成,最大硬度达到1017 HV.氧化膜电化学阻抗模值|Z|与镁合金基体相比大幅度提高,耐腐蚀性能明显高于基体.在3.5%NaCl溶液里浸泡96 h后,EIS出现感抗弧,显示膜内部开始出现点蚀破坏.氧化膜耐蚀性由膜内致密层特性所决定.     

电弧喷涂Al-Zn-Si-RE合金涂层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为(英文)

采用电弧喷涂方法在低碳钢表面获得高铝含量的Al-Zn-Si-RE涂层。通过测量Al-Zn-Si-RE涂层在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线,腐蚀电位-时间曲线和电化学阻抗谱,系统地研究涂层的电化学腐蚀行为。通过将测量电化学阻抗谱拟合成等效电路图,研究涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间的阻抗行为。结果表明:Al-Zn-Si-RE涂层与Zn-15Al涂层具有相似的极化行为,阳极极化曲线均无钝化特征,仅呈现出活性溶解,但其腐蚀性能优于Zn-15Al涂层。Al-Zn-Si-RE涂层可以给钢基体提供有效的牺牲阳极保护作用,且牺牲阳极保护作用在涂层腐蚀过程中占主导地位。此外,腐蚀电位-时间曲线和电化学阻抗谱结果表明:在浸泡过程中存在点蚀-溶解-再沉积、活化溶解、阴极保护、腐蚀产物引起的物理屏蔽和涂层失效五个腐蚀阶段。     

电弧喷涂铝涂层的腐蚀电化学行为

用电弧喷涂方法在钢表面制备铝涂层,研究其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。采用电子探针技术(EPMA)分析研究浸泡30 d后涂层横截面的成分分布特征,发现腐蚀介质可沿孔隙或夹杂物向涂层内部渗入,且已有部分Cl~-渗达涂层深处。动电位极化实验结果显示,原始铝涂层具有明显的钝化现象,这与胶冻状腐蚀产物Al(OH)_3的附着力较强以及Al_2O_3膜的形成有关。电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,铝涂层在测试期内的EIS图谱变化可分成4个阶段:孔蚀萌生阶段、孔内酸化析氢阶段、介质渗达钢基体后涂层作为牺牲阳极的阶段和孔蚀群急剧发展阶段。提出电极在腐蚀过程中的不同阻抗模型。     

AZ91D镁合金在模拟酸雨溶液中的腐蚀行为

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)的方法研究了AZ91D镁合金在不同pH值的模拟酸雨溶液中的腐蚀行为,并用扫描电镜观察了试样腐蚀后的表面形貌。结果表明:随着溶液pH值升高,AZ91D镁合金的极化电阻变大,腐蚀电流密度减小;当pH值为2.7和3.0时,EIS由两个容抗弧组成,随着pH值的继续升高,EIS转变为单一容抗弧,镁合金表面形成了完整的表面膜,对基体金属具有一定的保护性;在模拟酸雨溶液中AZ91D镁合金整个表面受到腐蚀,腐蚀程度随着pH值的升高而变小,白色腐蚀产物主要由镁、铝、硫和氧元素组成。     

X100管线钢在水饱和酸性土壤中的电化学阻抗谱特征

利用电化学阻抗谱(EIS)研究X100管线钢在水饱和酸性土壤中短期的电化学腐蚀行为。结果表明,X100管线钢在鹰潭水饱和土壤中浸泡104 h后已产生点蚀。腐蚀过程的EIS谱具有两个时间常数特征,高频区为代表反应的容抗弧,低频区为代表吸附或点蚀形核期产生的感抗弧。腐蚀初期(1 h～33 h),由于水饱和土壤介质电导率较低,电极反应过程受扩散控制;腐蚀产物在电极表面积累对反应离子扩散有阻碍作用,使阻抗增大;腐蚀产物膜疏松多孔,形成局部活化区域,使阻抗减小;Cl~-对腐蚀产物膜有破坏作用且在膜内局部地区浓缩,诱发点蚀,使阻抗减小,出现感抗特征。     

电化学阻抗谱技术研究Ce(Ⅲ)转化膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

应用电化学阻抗谱(EIS)连续测试B95铝合金表面稀土转化膜在3.5%NaCl溶液中铈盐转化膜的破坏过程,通过阻抗值的变化研究B95铝合金表面稀土转化膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,采用等效电路的方式对测试的EIS进行解析。通过转化膜腐蚀过程阻抗谱特征研究,建立了B95铝合金表面Ce(Ⅲ)转化膜腐蚀破环的3个阶段模型:浸泡早期、浸泡中期和浸泡后期。浸泡早期,铝合金表面稀土转化膜被电解质溶液湿润,水开始渗透进转化膜;浸泡中期,电解质溶液渗透转化膜被破坏,同时与转化膜自修复相互竞争,转化膜破坏/再钝化;浸泡后期,转化膜破坏超过转化膜自修复,铝合金基体开始逐渐腐蚀溶解。同时,该模型可以定量预测转化膜表面腐蚀发展的程度。     

剥离涂层下的X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀行为

构建了埋地管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中的矩形缝隙剥离涂层模型,采用原位电化学测量方法对剥离区的X80钢进行电化学交流阻抗谱(EIS)表征,并对其腐蚀行为进行了研究.结果表明.腐蚀初期剥离区各位置的电化学反应特征相同、EIS由高频容抗弧和低频感抗弧组成.随着腐蚀反应进行,高频容抗弧半径增大.低频感抗弧消失.距漏点不同距离的X80钢试样的腐蚀程度有所区别:漏点处和剥离区底部的腐蚀最严重.为吸氧腐蚀和阳极溶解所致;剥离区中部腐蚀较弱,去除腐蚀产物的X80钢表面出现明显的点蚀坑,点蚀倾向加重,腐蚀类型由全面腐蚀向局部腐蚀转变.根据EIS规律和实验结果.剥离区的腐蚀进程可分为氧耗尽、阴离子迁移和腐蚀扩展3个阶段.     

Nb_2N涂层制备及其耐腐蚀性能研究

采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4 (Ti-6Al-4V)合金基体表面制备了Nb_2N涂层,利用XRD,SEM和EDS研究涂层的微观组织结构;使用划痕法测试了涂层与基体的结合力;采用开路电位(OCP)测量、动电位极化、电化学阻抗谱(EIS)等电化学测试技术,研究所制备的Nb_2N薄膜在3.5%(质量分数) NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,并与TC4基体进行比较。结果表明:所制备涂层分为过渡层和沉积层,涂层厚度约为21μm。涂层连续致密且光滑,没有明显孔洞或间隙。Nb_2N涂层相较于TC4基体开路电位到达稳态值时间较短且稳态值较高;Nb_2N涂层点腐蚀电位更高,腐蚀电流更低;涂层阻抗谱数据呈现单一容抗弧特性,容抗弧值高于TC4基体的,且相位角曲线最大值更大并且最大值处具有更宽的区间。     

AZ91D镁合金复合涂层在NaCl溶液中的腐蚀行为

利用微弧氧化和化学镀镍在AZ91D镁合金表面制备了复合涂层,采用动电位极化曲线测试和电化学阻抗测试等方法研究微弧氧化和化学镀镍复合涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,复合涂层使基体镁合金的腐蚀电位提高了1.339V,自腐蚀电流密度降低为基体的1/10;在浸泡初期和中期,复合涂层通过阻碍腐蚀介质向基体的传质和腐蚀产物的输运提高了镁合金的耐腐蚀性,经270h的浸泡,复合涂层完全失效。     

医用Mg-Zn-Ca合金的腐蚀规律

采用熔剂保护法制备了3种钙质量分数分别为0.5%,1%和2%的Mg-6%Zn-x%Ca合金,对3种镁合金在Hank’s模拟体液中进行了浸泡腐蚀试验及电化学试验。浸泡失重试验结果表明,在Hank’s模拟体液中,钙质量分数为0.5%的Mg-Zn-Ca合金腐蚀速率最小;电化学测试结果显示,钙的质量分数为0.5%的镁合金容抗弧最大且自腐蚀电阻、自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,说明钙的质量分数为0.5%的镁合金具有良好的抗腐蚀性能。