壁垒型铝阳极氧化膜的成份及电解质离子在膜中的漂移

讨论了俄歇能谱仪分析壁垒型铝阳极氧化膜成份的一些技术问题。配合氩离子溅射深度成份分析、离子注入标记氙原子、膜剖面超薄切片的透射电子显微镜观察,证实了壁垒型阳极氧化膜一般由内、外两层组成。外层是向膜外迁移的铝离子在膜与电解质溶液的界面上形成的;内层则是向膜内迁移的含氧离子在膜与基体界面上形成的。电解质溶液的离子会结合在膜中,并在电场影响下发生漂移。测出了存选定的实验条件下,膜中电解质离子的平均漂移速度。     

真空表面技术：Ⅲ. 溅射镀膜

离子和中性原子轰击固体表面会产生各种各样的现象。当入射粒子的能量相对较高的情况下(100～10000eV),轰击粒子会从固体表面进入固体内部,进而使组成固体的原子从表面放出,这种现象称为溅射。相应于每一个入射离子的溅射原子数称为溅射产额。溅射产额决定于入射离子的种类、能量、靶材的种类、入射离子相对于靶表面的入射角等。引起溅射的最低能量为溅射阈,对于金属靶大约为30～50eV。在离子能量小于     

304不锈钢氧离子溅射的同步辐射光电子能谱原位研究I．钢中金属元素的氧化行为

利用同步辐射光电子能谱(SR-XPS)原位研究了经溅射的SUS304不锈钢中Fe、Ni、Cr合金元素与氧离子的化学反应活性差异及三种金属元素问的相互作用规律．经低能氧离子溅射后,不锈钢表面形成了一薄层氧化物膜,元素Cr和Ni分别以和NiO形式存在;铁元素的氧化产物随氧离子溅射量的增加分别以FeO、FeO和共存、全部生成的形式存在．在SUS304不锈钢中,铬元素与氧离子的化合能力最强,铁元素次之,镍元素的化合能力较弱．同纯金属与氧离子的化合行为比较发现三种金属元素合金化后,铁、铬元素与氧离子的化合能力提高,而镍元素的氧化速度降低．氧化过程中铁元素与镍元素间存在相互作用,只有当铁元素与氧离子反应生成后,镍元素才开始氧化．     

镁合金环保型等离子体电解氧化膜层结合机理的研究

膜和基体之间的结合强度是评价膜层质量的一项重要指标,镁合金等离子体电解氧化生成的类陶瓷层具有较好的结合力,但大量研究并未对膜层的结合机理进行深入的探讨。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等方法对氧化膜的相组成和形貌特征进行研究,着重对膜层的结合机理进行分析和探讨。结果表明,微弧区瞬间的高温高压大大促进了孔壁附近膜里的氧和镁离子、铝离子间相互扩散,PEO膜层与基体的结合机理可以理解为7台金结合;XRD分析表明膜层并不存在碳和钠的化合物相,表明碳原子和钠原子并没有直接参与成膜反应,它们应该是通过沉积作用镶嵌在膜层的空隙中,因此这些原子与膜层的结合机理应该属于机械结合。     

304不锈钢氧离子溅射的同步辐射光电子能谱原位研究Ⅰ.钢中金属元素的氧化行为

利用同步辐射光电子能谱（ＳＲ－ＸＰＳ）原位研究了经 ３ ｋｅＶ Ｏ２＋溅射的 ＳＵＳ ３０４不锈钢中 Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ合金元素与氧离子的化学反应活性差异及三种金属元素间的相互作用规律．经低能氧离子溅射后,不锈钢表面形成了一薄层氧化物膜,元素Ｃｒ和Ｎｉ分别以Ｃｒ２Ｏ３和ＮｉＯ形式存在;铁元素的氧化产物随氧离子溅射量的增加分别以ＦｅＯ、ＦｅＯ和Ｆｅ２Ｏ３。共存、全部生成Ｆｅ２Ｏ３的形式存在．在ＳＵＳ ３０４不锈钢中,铬元素与氧离子的化合能力最强,铁元素次之,镍元素的化合能力较弱．同纯金属与氧离子的化合行为比较发现：三种金属元素合金化后,铁、铬元素与氧离子的化合能力提高,而镍元素的氧化速度降低．氧化过程中铁元素与银元素间存在相互作用,只有当铁元素与氧离子反应生成Ｆｅ２Ｏ３后,镍元素才开始氧化．     

银在原子氧环境中的氧化行为

利用石英晶体微天平（QCM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对暴露在原子氧地面模拟装置中的银箔的表面氧化行为进行了研究.结果表明银在原子氧中的氧化分为两个阶段：在开始氧化过程中表面形成了一层较厚的Ag2O膜,由于氧化膜内较大的生长应力,使得氧化膜起皱、开裂和剥落;氧化过程的第二阶段为氧化膜顶层AgO的形成,AgO是由Ag2O和O反应生成的.     

304不锈钢氧离子溅射的同步辐射光电子能谱原位研究：Ⅰ …

利用同步辐射光电子能谱（ＳＲ－ＸＰＳ）原位研究了经３ｋｅＶＯ２＾＋溅射的ＳＵＳ３０４不锈钢中Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ合金元素与氧离子的化学反应活性差异及三种金属元素间的相互作用规律,经低能氧离子溅射后,不锈钢表面形成了一薄层氧化物膜,元素Ｃｒ和Ｎ分别以Ｃｒ２Ｏ３和ＮｉＯ形式存在;铁元素的氧化产物随氧离子溅射量的增加分别以ＦｅＯ、ＦｅＯ和Ｆｅ２Ｏ３共存、全部生成Ｆｅ２Ｏ３的形式存在,在ＳＵＳ３０４不锈钢钢中     

双相Fe-15Cu-5Al-0.3Y铸态合金及其溅射涂层的高温氧化行为(英文)

研究了Fe-15Cu-5Al-0.3Y铸态合金及其溅射涂层在800℃,0.1MPa氧气中的氧化行为。铸态合金表面形成的氧化膜分为3层:最外层是一层很薄的CuO层;第二层主要由铁的氧化物组成,而且其中含有一些铜的氧化物和少量的铝的氧化物;而与合金接触的第三层是一层非常薄的Al2O3层,不能给予合金充分的保护。溅射涂层表面形成的氧化膜分为两层:外层由铁的氧化物组成;内层比较复杂,形成了暗黑色的铁和铝的氧化物,同时析出了垂直于合金表面的未氧化的亮色富铜狭条;溅射涂层中发生了一定程度的铁和铝的内氧化;而且在涂层基体下还存在一个铝的内氧化区。合金晶粒尺寸的降低能够有效促进铁的选择性外氧化。     

熔盐钎剂与铝氧化膜的相互作用

用X射线粉末衍射法研究了铝氧化膜与熔盐钎剂的作用行为。结论指出:铝钎焊过程中铝氧化膜的溶胀是由于钎剂中的Li~+挤入氧化膜γ-Al_2O_3氧骨架中八面体或四面体空隙,从而撑大了氧骨架所致;含F-钎剂作用γ-Al_2O_3后,显著提高了它的结晶度,导致膜强度的下降并易被破坏。     

304不锈钢氧离子溅射的同步辐射光电子能谱原位研究：Ⅱ …

利用同步辐射光电子能谱原位研究了经氧离子溅射后ＳＵＳ３０４不锈钢和纯金属铁、镍、铬表面氧的化学状态,氧离子溅射后,ＳＵＳ３０４不锈钢表面的氧全部以化合态殂式存在;而在纯铁、镍、铬金属表面,只有部分氧与金属元素化合,另一部分氧化的子的形式镶嵌在金属晶格中,纯金属元素与氧的化学反应活性决定了金属中化合和溶解氧的化率。     

胞外聚合物对飞机油箱2024铝合金腐蚀行为影响

目的 探究飞机油箱内有积水存在的环境中硫酸盐还原菌分泌的胞外聚合物(EPS)对飞机油箱2024铝合金腐蚀行为的影响,为飞机油箱中微生物腐蚀与防护提供理论依据。方法 针对航煤中微生物滋生导致飞机油箱材料2024铝合金腐蚀失效的问题,通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析EPS的组成,并利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-MS)分析金属离子含量,采用表面分析法和电化学法研究了硫酸盐还原菌EPS在模拟飞机油箱积水环境中诱导飞机油箱2024铝合金的腐蚀行为。结果 与无EPS添加的介质条件相比,在相同的试验条件下,EPS导致航煤积水模拟溶液中的2024铝合金腐蚀电流密度减小,腐蚀产物膜呈疏松多孔的形貌,腐蚀形貌以点蚀为主。试验结束时,2024铝合金在EPS质量浓度为200 mg/L的模拟溶液中腐蚀速率大致为无EPS添加的模拟溶液中的1/10。当溶液中EPS质量浓度为100 mg/L和200 mg/L时,尽管EPS与Al³⁺络合产生的EPS-金属络合物会促进2024铝合金试样阳极溶解速度,但起主要影响的是抑制溶解氧扩散减缓阴极吸氧反应,抑制腐蚀的效果与EPS浓度仍成正比。结论 航煤积水模拟溶液中加入EPS会影响铝合金的腐蚀行为。当EPS质量浓度为200 mg/L时,抑制铝合金腐蚀效果最好;对于EPS质量浓度为300 mg/L的溶液,EPS-金属络合物失去隔离溶解氧作用进而加速试样腐蚀。     

海洋工程用铝合金的腐蚀与防护研究进展

海洋工程用铝合金部件在服役环境下引发的点蚀、晶间腐蚀等已成为困扰机器装备使用寿命和稳定性的关键问题。目前,阴极保护、缓蚀剂、阳极氧化和保护涂层是针对海洋环境中铝合金腐蚀的常用防护措施。阐述了海洋工程装备常用的铝合金类型和使用场所,发现5系和6系铝合金是船舶制造和海洋平台搭建的首选材料,其中,具备优异力学性能、耐腐蚀性能的5系铝合金一般用来制作甲板、储存装置等大型主要承力构件。重点综述了铝合金在海洋大气区、浪花飞溅区、海水全浸区的腐蚀行为和腐蚀机制,经对比发现,与钢不同,铝合金在海水全浸区的腐蚀最严重,而在环境最恶劣的浪花飞溅区腐蚀损伤相对较轻;点蚀、晶间腐蚀是2种典型的铝合金腐蚀类型,同时应力腐蚀、微生物腐蚀也制约着铝合金在海洋工程领域的应用。最后分析了当前在海洋环境中对铝合金腐蚀防护采取的几种措施,指出工程实际中采用的防护方式为2种及2种以上措施的联合使用,并提出铝合金未来在失效行为分析、性能优化和涂层材料选择等方面的发展趋势,以期为研发在极端海洋环境下服役的铝合金及其防护材料提供参考。     

Corrosion behavior of 2A12 aluminum alloy in neutral salt spray environment with different Al‐clad removing processes

In the process of assembling and machining, the aluminum alloy components will directly expose to aggressive environment once Al‐clad is destroyed. As such, it is meaningful to investigate the corrosion behavior of 2A12 aluminum alloy in neutral salt spray environment after removing Al‐clad coating with different processes. In this work, the corrosion behaviors of the aluminum alloy were evaluated by the changes in morphology, composition, and maximum mean corrosion depth. The results show that the corrosion rate of 2A12 aluminum alloy was very high in the first 24 h, and then decreased with test duration. Among all the Al‐clad removing processes, the one at higher temperature (90–100 °C) for shorter time (3–4 min) exhibit the best performance in the presence of inhibitor and sanding. The three possible reasons include effect of inhibitor adsorbing, role of sanding, impact of higher temperature, and shorter time.     

Corrosion of aluminium in copper-aluminium couples under a marine environment: Influence of polyaniline deposited onto copper

In this study, we examined how aluminium corrosion in Al-Cu/PANI galvanic couples in a marine environment is influenced by deposition of polyaniline (PANI) on copper. Polarization curves and immersion assays in 0.1 M NaCl were performed. The morphologies of etched Al and corrosion products were observed by SEM, and the Al ions in solution were quantified by atomic absorption spectroscopy. A reduction in aluminium damage due to galvanic corrosion was observed as a result of decreased effective area for the oxygen reduction reaction on Cu/PANI electrode. Furthermore, an electrochemical reduction of PANI from leucoemeraldine to emeraldine base is proposed.     

航空装备铝合金结构材料点蚀失效行为

对航空装备铝合金结构材料腐蚀疲劳行为中点蚀及点蚀萌生裂纹2个关键环节的研究进行综述。介绍了点蚀萌生机理、点蚀行为影响因素、点蚀萌生裂纹行为的研究方法，以及点蚀萌生裂纹行为机制等方面的研究结论。研究认为:航空装备铝合金点蚀的本质是受环境条件、结构微观因素、载体条件等多种因素影响的随机性电化学行为，点蚀损伤可通过其几何尺寸、点蚀率、失重率等多种指标进行描述；点蚀损伤在疲劳载荷作用下萌生裂纹，该行为可通过原位观测、断口分析等方式进行研究，并受点蚀形貌、载荷条件、材料微观结构等因素影响。在此基础上提出后续研究趋势:研究对象聚焦在新型航空铝合金材料上，点蚀试验方式注重模拟装备服役环境，研究内容则应深化点蚀萌生裂纹行为的量化分析。     

Effects of environmental factors on corrosion behavior of aluminum

Aluminum, used as a material for heat exchangers in air conditioners, often has problems of leakage of refrigerant on the Al surface due to corrosion. The problems originate from pitting corrosion of the Al in an external environment. To understand corrosion problems, it is necessary to study the corrosion behavior of Al in various environments. In this study, the effects of environmental factors on the corrosion behavior of Al were studied by the surface analysis and electrochemical testing in 3.5 wt% NaCl solutions, with changes of dissolved oxygen, temperature, and concentration of Cl⁻ and S ions. Among the external environmental factors, the presence of oxygen and the increase of Cl⁻ ion concentration do not significantly affect the corrosion potential of Al, leading to an increase of only 1.1 and 6 times, respectively. There was a significant decrease in the corrosion resistance of Al, approximately 40 and 800 times, respectively, with the increase of concentration of S and temperature.     

Corrosion behaviour of Ti DLC deposition on prenitrided 316L stainless steel and Ti–6Al–4V alloy

Abstract

316L and Ti–6Al–4V are widely used as biomaterials and materials of various mechanical components. In biomedical applications, they are used to manufacture coronary and pulmonary stents, hip prosthesis, screws and external fixations. However, Cr, Al and V are released from the alloys to the body environment and these ions mix into the blood stream. Release of even small amounts of these ions may cause local irritation of the tissues surrounding the implant. This situation may be prevented by applying suitable surface treatments to the biomaterials. The overall objective of the present paper is to examine the corrosion properties of duplex treated (nitrided and with a diamond-like carbon coating) 316L stainless steel and Ti–6Al–4V alloy. Diamond-like carbon films were deposited on nitrided samples using closed field unbalanced magnetron sputtering system. The corrosion behaviour of duplex treated samples was tested using the potentiodynamic method in ringer’s solution at 37°C. The corrosion resistance of duplex treated samples was significantly improved in comparison with the uncoated and single treated samples. In addition, the corroded surfaces were investigated by SEM where small pits were observed on all samples.     

Cu基体上抗原子氧侵蚀的Al2O3涂层

在原子氧地面模拟设备中对铜片、Al2 O3 涂层试样进行了原子氧暴露实验 ,采用XPS、SEM等分析手段对暴露前后试样表面的物理和化学变化进行了研究。结果表明 :Cu受到原子氧的侵蚀 ,质量有少许增加 ,表面形貌和电学性能有些变化 ;Al2 O3 涂层质量变化很小 ,对基体提供了良好的保护作用。XPS分析结果表明Cu表面形成CuO氧化物层。反应溅射的Al2 O3 涂层是富Al的 ,初始暴露时由于氧化反应而质量有少许增加 ,随时间延长 ,涂层变得完全符合化学计量     

碳化硅纤维增强体钛铝基体的原位合成与控制及其动力学解析

利用磁控溅射,采用钛靶和铝靶按照一定功率比在SiC纤维表面沉积钛与铝,制备SiC纤维的Ti-Al基复合先驱丝,按密排堆垛置于包套之中并经热等静压制备碳化硅纤维增强钛铝基试样。通过扫描电镜观察组织形貌,研究热等静压及真空热处理对组织结构、界面反应层的影响,应用XRD与能谱分析,研究磁控溅射功率对原子比的影响以及钛铝原位反应过程中相比例的变化规律,采用差示扫描量热法(DSC,differential scanning calorimetry)对钛铝反应进行动力学分析。结果表明,钛靶与铝靶的溅射功率直接影响钛铝的原子比,TC4和Al靶功率分别为13和4.5 kW/m2,其铝含量为27at%;TC4和Al靶功率分别为13和8.3 kW/m2,其铝含量为49at%。此外,动力学研究表明,Al3Ti是钛铝反应的优先生成相,随着Al的扩散,逐渐形成TiAl、Al2Ti和Ti3Al,但经过Al的充分扩散,其最终形成的稳定相取决于钛铝的原子比,若原子比为1:1,则最终形成TiAl相,且不同原子比区域形成的TiAl、Ti3Al可共存。     

Microstructures and properties of aluminum film and its effect on corrosion resistance of AZ31B substrate

Aluminum films with thickness of 8.78-20.82μm were deposited on the AZ31B magnesium alloys by DC magnetron sputtering.The influences of aluminum film on the micro-mechanical properties and corrosion behavior of the magnesium alloys were investigated.The morphology of aluminum film was examined by scanning electron microscopy and the microstructure of aluminum film was analyzed by X-ray diffiactometry.Nanoindentation and nanoscratch tests were conducted to investigate their micromechanical properties.More...