几种不同材料在含硫介质中的腐蚀性

用失重法和恒电位极化法研究了45#碳钢、1Cr18Ni9Ti、304不锈钢和Ni-P合金镀层在含S介质中的腐蚀性.结果表明,低温条件下,S2-浓度变化对4种材料阴极极化和阳极极化影响较小,1Cr18Ni9Ti和304不锈钢的极化曲线相似,为典型的阴、阳极控制的电化学腐蚀过程,自腐蚀电位和自腐蚀电流相近;Ni-P合金镀层出现了钝化区;45#碳钢出现了阳极控制的扩散过程.温度升高,腐蚀速率增大,1Cr18Ni9Ti和304不锈钢的极化率变大,Ni-P合金镀层的钝化性能减弱, 1Cr18Ni9Ti、304不锈钢和Ni-P合金镀层均是含S介质中的耐蚀材料.     

镍基碳纳米管复合镀层的制备及耐腐蚀性的研究

采用化学镀的方法在碳钢表面沉积Ni-P碳纳米管合金,并且通过全浸泡腐蚀试验及电化学试验对镍镀层样品及碳纳米管复合镀层的耐蚀性进行研究,分析其腐蚀机理。结果表明,碳纳米管提高了复合镀层耐蚀性。     

海水中碳钢短期腐蚀行为的电化学研究方法

研究了海水中碳钢7周内短期腐蚀行为的电化学测试结果(包括极化曲线、线性极化法、电化学阻抗技术和恒电位阶跃法)的可靠性.结果表明,碳钢在海水中小于2个月的短期浸泡条件下,电化学方法和失重法测定的腐蚀速度均随时间逐渐减小,变化趋势相同,数值基本一致.这表明短期浸泡碳钢表面生成的腐蚀产物虽然阻碍了溶解氧的扩散,降低了腐蚀速度,但没有参加测试过程中的电化学反应.在各种电化学方法中,线性极化法和电化学阻抗技术测定的腐蚀速度与失重法最为接近,误差小于5%,可以用于2个月内短期海水浸泡碳钢的腐蚀速度监测和腐蚀行为评价.     

金属管材在模拟地热水中的腐蚀结垢性能

利用雷诺兹指数(Ryznar)对所研究的模拟地热水溶液的类型做出判断。通过在20号碳钢上进行化学镀得到镀层均匀的镀镍磷钢,并采用体式显微镜、全浸均匀腐蚀试验、电化学试验研究了镀镍磷钢、304不锈钢和20号碳钢三种常用金属管材在模拟地热水中的腐蚀结垢性能。结果表明:镀镍磷钢在模拟地热水中浸泡后所得表面垢层分散且量少,而304不锈钢表面生成的污垢较厚且集中,20号碳钢表面则生成了大量腐蚀与结垢产物。此外,镀镍磷钢和304不锈钢在全浸试验后未发生宏观腐蚀,但通过电化学试验进一步比较,镀镍磷钢的自腐蚀电流密度小于304不锈钢的,且其阻抗值明显大于304不锈钢的。因此,与304不锈钢和20号碳钢相比,镀镍磷钢具有更优良的耐蚀阻垢性能。     

碳钢在含热稳定性盐的N-甲基二乙醇胺介质中的腐蚀行为

利用阳极极化曲线法、Tafel曲线法和电化学阻抗谱法等技术,研究含有各种模拟热稳定性盐(HSS)的N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液在含氧与除氧条件下以及不同温度下对碳钢的腐蚀行为.结果表明,HSS的存在使碳钢的腐蚀速度加快.常温下HSS中的Cl-对碳钢的腐蚀性最强、可导致碳钢发生孔蚀;溶解氧的存在有利于降低既定HSS的腐蚀性.温度升高,碳钢的全面腐蚀速度增加,宏观孔蚀受到抑制;在含HSS的MDEA溶液中,碳钢腐蚀反应的阴极过程为电化学反应和扩散传质混合控制,阳极过程为电化学反应控制.     

碳钢在模拟一级反渗透产水和海水中的腐蚀行为比较

采用丝束电极测试(WBE)、电化学阻抗谱(EIS)和挂片失重法研究了静态条件下碳钢在模拟海水淡化一级反渗透(RO)产水和海水中的腐蚀形态及其电化学特性。结果表明,碳钢在模拟一级RO产水和海水中腐蚀电位随时间延长而下降;在模拟一级RO产水15d的试验中,碳钢表面微阴极、微阳极的最大电位差始终大于110mV,腐蚀过程中阴极、阳极区域位置基本不变,腐蚀始终在局部区域进行,阻抗谱显示一个时间常数;在模拟海水中2d后碳钢表面微阴极、微阳极的最大电位差小于10mV,微阴极、微阳极区域位置在不断变化,发生全面腐蚀,随着腐蚀的进行碳钢电极的电化学阻抗谱上出现Warburg阻抗,腐蚀过程逐渐发展为扩散控制,表面生成的致密腐蚀产物对碳钢的进一步腐蚀起到了一定的抑制作用,碳钢腐蚀速率下降。碳钢在模拟一级RO产水中的表观腐蚀速率略大于模拟海水,因其实际腐蚀部位面积小而局部区域的腐蚀速率比在海水中更大。     

原油沉积水对Q235B碳钢的腐蚀影响

采用电化学阻抗、丝束电极、SEM/EDS和XRD的分析方法,研究原油沉积水对Q235B碳钢腐蚀行为的影响。结果表明,碳钢在沉积水中浸泡21 d过程中,腐蚀速率逐渐降低,腐蚀形式以均匀腐蚀为主;而从21~35 d浸泡过程中,碳钢的腐蚀速率逐渐增大,且腐蚀程度加剧,腐蚀形态由均匀腐蚀为主转变为以点蚀为主的局部腐蚀,点蚀的大小和密集度增加。这是由于在起始阶段,碳钢表面沉积一层CaCO_3,有效地阻碍了腐蚀,而随着时间的延长,CaCO_3逐渐失去对碳钢基体的保护,从而加速局部腐蚀的发生。     

Ni和Ni—P合金镀层控制应力腐蚀的研究

用恒载荷和慢应变速率应力腐蚀试验方法研究了Ni和Ni-P合金镀层对不锈钢在MgCl_2溶液中和对碳钢在NaOH溶液中应力腐蚀的防护作用,并考察了应力和电位的影响。完整的镀层能完全防止应力腐蚀产生。当镀层存在缺陷或裂纹时,镀层的电位对其防护性能有重要影响。在利用金属镀层控制应力腐蚀时,镀层应有良好的延展性,同时对应力腐蚀应具有电化学保护功能,     

Fe-Cr-Ni电镀层在工业废水中的腐蚀行为

选取不同粒度的铬粉,用复合电镀法在Q235碳钢表面进行Fe-Cr-Ni镀层的沉积,探讨了铬粉尺寸对FeCr-Ni镀层在工业废水中腐蚀行为的影响。在室温、80℃等不同温度下用动电位极化法进行镀层电化学腐蚀性能的测试,采用光学显微镜对镀层腐蚀形貌进行观察。结果表明:粗铬粉条件下获得的镀层的自腐蚀电位要明显正于细铬粉条件下获得镀层的自腐蚀电位,这与细铬粉条件下镀层具有较多晶界相关;动电位极化的粗铬粉和细铬粉镀层的阳极溶解相差不大,阴极均呈现氧的去极化作用;温度升高,镀层在工业废水中的腐蚀加速,这是由于温度升高晶界结合力减弱所致的。细铬粉镀层相较粗铬粉镀层而言,耐蚀性没有明显的改善;镀层对于延缓电化学腐蚀性能的作用较差。     

金属耐蚀材料 第二讲 碳钢

1　概　述所谓碳钢是指含碳量小于 1 .7%的铁碳合金。由于它在大气和水中会生锈 ,所以人们往往不把它算作耐蚀材料。其实 ,除了在强腐蚀介质中外 ,碳钢对有些腐蚀介质具有一定程度的抗腐蚀能力。同时碳钢成本低 ,约为相同重量铅和锌成本的三分之一 ,铝的五分之一 ,铜的八分之一 ,镍和锡的十五分之一 ;对碳钢设备可用涂料、缓蚀剂和电化学等手段进行防护。因此碳钢在工业中被广泛用于制造金属结构件和设备。石油和化工设备约有 80 %是用铁碳合金制造的。了解碳钢的性能 ,尤其是在各种环境中的腐蚀行为 ,对钢材的正确选用和防护 ,提高其使用的…     

激光熔覆Ni2Si／Ni3Si2金属硅化物合金涂层显微组织与耐蚀性

以Ni76Si24（质量百分数）合金粉末为原料，利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了组织由条件Ni2Si初生相及少量Ni2Si/Ni3Si2共晶组成的新型金属硅化物合金涂层，分析涂层显微组织并测定其在0．5mol/1 H2SO4水溶液及不同浓度NaCl水溶液中的阳极极化曲线，结果表明激光熔覆Ni2Si/Ni3Si2金属硅化物合金涂层表面平整，组织细小，与基体为完全冶金结合，同时由于涂层的组织组成相Ni3Si2本身均具有极好的耐蚀性并具有快速凝固细小均匀的显微组织，该激光熔覆Ni2Si/Ni3Si2金属硅化物合金涂层在0．5mol/l H2SO4及3．5％NaCl水溶液中均具有优良的耐蚀性能。     

激光熔覆Ni-Si金属硅化物复合材料涂层显微组织与耐蚀性

以Ni,Si,Cr元素粉末为原料 ,利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了Ni Si金属硅化物复合材料涂层。分析了该涂层的显微组织 ,采用测定阳极极化曲线的方法评价了该涂层在 0 .5mol/LH2 SO4 及 3 .5 %NaCl水溶液中的耐蚀性能。结果表明 :激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层组织由Ni2 Si初生胞状树枝晶及枝晶间少量FeNi/Ni31Si12 共晶组成 ,涂层表面平整、组织细小、与基体间为完全冶金结合 ;涂层组织显微硬度在HV80 0～ 95 0之间且沿层深分布均匀 ;由于涂层组织组成相Ni2 Si和Ni31Si12 等本身均具有很好的耐蚀性并具有快速凝固细小均匀的显微组织 ,激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层在 0 .5mol/LH2 SO4 及 3.5 %NaCl水溶液中均表现出优良的耐蚀性能。激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层可望成为一种很有发展前景的耐蚀涂层新材料。     

两种涂层和两种钢在液/固两相流中冲刷与腐蚀的交互作用

用失重法和电化学法系统地研究了20钢基体、两种Ni基涂层(Ni60JH和Delelo50)以及对比材料lCrl8Ni9Ti不锈钢在液／固两相流(5％H2SO4 15％石英砂)中冲刷与腐蚀的交互作用．实验表明：(1)在冲刷速率为5—10m／s时，Ni60JH涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高8—15倍多，并优于1Crl8Ni9Ti不锈钢；DelelO50涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高3—5倍多．(2)随着冲刷速率的提高，4种材料的冲刷腐蚀交互作用失重率在冲刷腐蚀总失重率中所占比例显著增大，由低速时的45％增加到高速时的80％，从而使冲刷腐蚀交互作用失重率在冲刷腐蚀总失重率中占主导地位．(3)在纯腐蚀中，Ni60JH涂层和1Crl8Ni9Ti不锈钢以均匀腐蚀为主要特征，而DelelO50涂层和20钢以选择性腐蚀为主要特征．     

Microstructure and mechanical properties of interface between laser cladded Hastelloy coating and steel substrate

In order to improve the corrosion resistance of carbon steel, Hastelloy coatings were prepared on E235 steel substrate by a high power diode laser with laser scanning speeds of 6 and 12 mm/s, respectively. The interface between the coating and substrate was firstly exposed by dissolving off the substrate. Its microstructure, composition and mechanical properties were systemically studied. Special “edges” along the grain boundary were found at coating/substrate interface. These “edges” consisted of intergranular corrosion area and real grain boundary. The interface of coating mainly displayed austenite structure ascribed to the rapid solidification as well as the dilution of Ni during preparation. Additionally, Hastelloy coating and its interface prepared at the speed of 12 mm/s showed higher hardness than that prepared at the speed of 6 mm/s. Grain boundaries had higher friction coefficient than grains at both coating/substrate interfaces. Moreover, the interface at higher laser scanning speed exhibited smaller grains, lower dilution rates of Ni and Fe as well as a better tribological property.     

Effect of Ni–P and Phosphate Intermediate Layers on Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> Coating Developed by Sol-Gel Method

Sol–gel method was used for applying of alumina coating on carbon steel substrate. Alumina sol was prepared with Al-isopropoxide as a precursor material. Specimens were coated with prepared alumina sol by dip coating technique. Either a film of Ni–P or phosphated intermediate layer has been pre-deposited on the carbon steel substrate by electroless plating to improve the adherence of alumina coating. The corrosion resistance of coatings in the presence of intermediate layers was evaluated by electrochemical measurement in 3.5% NaCl solution by open-circuit potential measurement at room temperature. The abrasive wear behavior of sol–gel coated specimens was measured in high stress conditions. The results indicate that, after applying an intermediate layer of phosphate or Ni–P by electroless plating technique, the wear and corrosion resistance of alumina coating have been improved. Moreover, the phosphate intermediate layer has been associated with a higher corrosion resistance, while the intermediate layer of Ni–P is more effective to improve the hardness and wear resistance of alumina coating.     

感应熔覆Ni60涂层显微组织及耐蚀性

利用两步法,感应熔覆制备了内、外壁Ni60合金涂层钢管.研究了熔覆涂层腐蚀前、后截面显微组织以及腐蚀产物膜的微观形貌特征,利用失重法测量了涂层盐雾、CO2腐蚀速率,定量评价了熔覆涂层的耐腐蚀性能.结果表明:熔覆Ni60涂层全致密,内部均匀分布大量碳化物、硼化物硬质点,涂层与基体之间冶金结合,界面处互扩散区宽度约为8 μm.熔覆Ni60涂层对基体有较好的防腐保护作用,盐雾腐蚀环境下出现锈斑的时间大于150 h,平均腐蚀速率为0.75 g/(m2· h),涂层动态CO2腐蚀相对静态CO2腐蚀更加剧烈,实验温度348 K时,静态腐蚀速率为0.78 g/(m2·h),动态腐蚀速率为1.02 g/(m2·h).     

等离子合成TiN渗镀层组织结构及耐蚀性研究

采用等离子合成TiN渗镀层方法,在碳钢表面形成TiN沉积层＋含TiN的扩散层组织,Ti和N原子由表及里呈梯度分布,表面是均匀、致密的TiN胞状组织,显微硬度在20 GPa～25 GPa之间;沉积层与基体之间有一扩散过渡区,结合力好,无剥落现象.X射线衍射结果表明：渗镀层表面为TiN层,(200)晶面的衍射峰最强,具有明显的择优取向.将TiN渗镀试样与不锈钢1Cr18Ni9Ti和Q235钢在1 mol/L H2SO4溶液中进行电化学腐蚀对比实验表明：TiN渗镀层的耐蚀性能比不锈钢和Q235钢基体分别提高了1.4和4.2倍.      

镍/铜/锌多层镀层的制备及其耐蚀性

采用电沉积法在低碳钢基体上制备了镍/铜/锌多层镀层。采用扫描电镜观察镍/铜/锌多层镀层的微观结构;通过盐水(NaCl质量分数为5%)浸泡试验对制得的镍/铜/锌多层镀层进行耐蚀性评价;利用电化学阻抗谱(EIS)技术测试镍/铜/锌多层镀层在5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学性能。结果表明:底层镍镀层颗粒以四角锥型交错堆积,中间层铜镀层颗粒以圆胞型结构沉积,表层锌镀层的表面平整致密,无明显孔隙;镍/铜/锌多层镀层具有较好的耐蚀性,电化学阻抗达到了5 623Ω·cm2,耐盐水浸泡时间可达2 880h时,是相同厚度单一镀层耐盐水浸泡时间的5~8倍。     

氧乙炔火焰喷焊镍基复合涂层的显微组织和腐蚀性能研究

目的 研究Ni60和Ni60WC喷焊涂层的显微组织、防腐和耐磨性能及其腐蚀机理,为恶劣工况下服役的零件选择合适的喷焊涂层提供参考.方法 采用氧乙炔火焰喷焊工艺在16Mn钢基体上制备Ni60和Ni60WC涂层,用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析了喷焊涂层的相结构和显微组织,并采用电化学工作站、盐雾腐蚀试验机、磨粒磨损试验机测试了两种喷焊涂层的防腐和耐磨性能.结果 喷焊层与基体间都存在冶金结合层和热影响区,Ni60涂层的显微组织为NiCr固溶体基体上弥散分布着大量细小粒状和杆状碳化物和硼化物.Ni60WC喷焊涂层组织中,除了具有与Ni60涂层类似的基体相和细颗粒硬质相外,还较均匀地分布着不同尺寸的WC颗粒.Ni60和Ni60WC涂层的磨损率分别为16Mn钢的8.3％和2.3％,自腐蚀电流密度分别为16Mn钢的1.0％和7.6％.另外,基体相和硬质相之间的电偶腐蚀是两种镍基喷焊涂层的主要腐蚀机理.结论 这两种镍基喷焊涂层均能显著提高16Mn钢的抗磨和防腐性能,其中,Ni60喷焊涂层耐腐蚀性更好,Ni60WC喷焊涂层耐磨损性能更好.     

Electrodeposition Behavior,Physicochemical Properties and Corrosion Resistance of Ni–Co Coating Modified by Gelatin Additive

The effect of gelatin on the microstructure, composition and electroplating mechanism of Ni–Co coating synthesized from sulfate media onto carbon steel substrate was investigated using AFM analysis, SEM/EDS and Electrochemical Quartz Crystal Microbalance (EQCM) coupled with chronopotentiometric measurements. The deposition of gelatin in the coating matrix was found to lower the mass of Ni–Co layers. Moreover, the adsorption of this additive seemed to inhibit the initial nucleation of the Ni–Co electrodeposition, showing homogeneous surface and smaller crystallites. Furthermore, the corrosion performance was studied in 3% NaCl solution by means of potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). After a long immersion into chloride solution, Ni–Co–Gelatin (Ni–Co–Gel) coating showed a good stability and a better corrosion resistance. Therefore, the presence of gelatin additive impacted the crystal size, corrosion resistance and Ni–Co deposits morphology.