电化学阻抗谱法研究热处理对低碳钢镍基合金涂层腐蚀行为的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在碳钢基体上制备了NiCrBSi喷涂层,对包覆样品进行900℃保温2 h或10 min热处理,利用电化学阻抗谱(EIS)研究了涂层在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀失效过程和耐蚀性的变化规律.EIS图谱分析表明,喷态涂层抗介质渗透能力差,腐蚀20 h后介质可渗达碳钢基体;900℃,2 h保温热处理涂层腐蚀15 h后EIS谱发生明显变化,产生局部腐蚀;而900℃,10 min处理涂层为均匀腐蚀,EIS谱形可长时间保持稳定.利用等效电路拟合,获取了涂层界面反应阻力(腐蚀抗力)随时间变化的关系,显示高温短时(10 min)热处理涂层的界面反应阻力高且稳定,其耐蚀性和抗介质渗透能力远优于喷态涂层,但2 h保温热处理涂层的耐蚀性比喷态涂层的差.利用组织结构分析解释了热处理影响涂层腐蚀行为的原因.     

EIS STUDY ON THE EFFECTS OF HEAT TREATMENT ON CORROSION BEHAVIOR OF NICKEL BASE ALLOY COATING

采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在碳钢基体上制备了NiCrBSi喷涂层, 对包覆样 品进行900 ℃保温2 h或10 min热处理, 利用电化学阻抗谱(EIS)研究了涂层在3.5%NaCl 水溶液中的腐蚀失效过程和耐蚀性的变化规律. EIS图谱分析表明, 喷态涂层抗介质渗透能力 差, 腐蚀20 h后介质可渗达碳钢基体;900 ℃, 2 h保温热处理涂层腐蚀 15 h后EIS谱发生明 显变化, 产生局部腐蚀;而900 ℃, 10 min处理涂层为均匀腐蚀, EIS谱形可长时间保持稳定. 利用等效电路拟合, 获取了涂层界面反应阻力(腐蚀抗力)随时间变化的关系, 显示高温短 时(10 min)热处理涂层的界面反应阻力高且稳定, 其耐蚀性和抗介质渗透能力远优于喷态 涂层, 但2 h保温热处理涂层的耐蚀性比喷态涂层的差. 利用组织结构分析解释了热处理影响 涂层腐蚀行为的原因.     

滞留气体对镍基HVOF喷涂层腐蚀行为的影响

将HVOF方法制备的NiCrBSi合金涂层在真空炉中加热到 600 ℃保温 2 h,采用EIS(电化学阻抗谱)技术研究热处理前后涂层在3.5% NaCl溶液中腐蚀行为随时间的变化情况.结果表明,喷涂过程中滞留在涂层中的气体对涂层的腐蚀行为影响很大.滞留气体可以提高涂层的电极电位和腐蚀抗力,其影响超过涂层组织结构的影响.不过,滞留气体的影响是短期行为,由于气体不断溶解到介质中或以气泡形式进入介质,喷态涂层的腐蚀电位和界面反应电阻在浸泡初期急剧降低,涂层的耐蚀性最终由涂层的组织结构决定.提高涂层的致密性是提高涂层耐蚀性的有效途径.     

硬脂酸封孔处理纳米TiN的涂层电化学腐蚀行为

因制备特点,反应等离子喷涂制备的陶瓷涂层不可避免存在孔隙、微裂纹等缺陷,影响了涂层性能的发挥.为了提高反应等离子喷涂纳米TiN涂层的耐腐蚀性能,用硬脂酸对涂层进行了封孔处理.采用Gamry电化学工作站研究了封孔处理后TiN涂层腐蚀不同时间的电化学腐蚀行为,分析了涂层的腐蚀过程.结果表明,硬脂酸封孔涂层具有较大的腐蚀电阻,较小的腐蚀电流和腐蚀速率,封孔处理显著提高了TiN涂层在海水中的耐腐蚀性能.     

超音速火焰喷涂FeCrSiBMn非晶/纳米晶涂层的长期腐蚀行为（英文）

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备FeCrSiBMn非晶纳米晶涂层,涂层厚度为700μm,孔隙率为0.65%。利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试研究FeCrSiBMn涂层和对比样镀铬层在3.5%溶液中的长期腐蚀行为。结果表明,与镀铬层相比,FeCrSiBMn涂层具有较高的腐蚀电位和较低的腐蚀电流密度。FeCrSiBMn涂层的孔隙电阻(Rp)和电荷转移电阻(Rct)比镀铬层的高。此外,在Na Cl溶液中浸泡28 d后,FeCrSiBMn涂层表面仅观察到微小的孔隙。FeCrSiBMn涂层与镀铬层相比具有优异的耐腐蚀性能。这主要与FeCrSiBMn涂层致密的结构,较低的孔隙率及非晶相的存在有关。     

热处理工艺对Ni-Cu-P化学镀层耐蚀性的影响

为进一步提高Ni-Cu-P化学镀层的耐蚀性,设计了3种不同温度及保温时间的热处理工艺对镀层进行热处理。通过XRD分析了镀态及热处理态镀层结构的变化,通过2273电化学工作站测试了它们在3.5%Na Cl溶液中的极化曲线和交流阻抗。结果表明:热处理后由于Ni-Cu固溶体及Ni3P相的析出,使得热处理态镀层在腐蚀介质中具有更低的腐蚀电流密度和更高的电荷转移电阻,且300℃保温30 min的热处理工艺处理的镀层耐蚀性最佳。     

NiCrAl-NiC封严涂层在盐雾环境下的腐蚀行为研究

目的 通过盐雾试验,研究NiCrAl-NiC封严涂层在高湿度、高盐分的环境中工作的腐蚀行为及机理。 方法 使用热喷涂的方法,在GH907基体上,以NiAl作为粘结层,喷涂制备NiCrAl-NiC封严涂层,并针对该涂层进行连续盐雾试验。对不同盐雾试验时间得到的试样进行电化学(极化曲线以及电化学阻抗谱)测试、XPS测试、SEM观察及EDS测试,研究涂层的腐蚀行为。结果 在500倍电子显微镜下观察得涂层表面腐蚀在表面孔隙附近发生,且腐蚀产物随腐蚀时间的增加而不断增加。EDS结果显示,腐蚀前期O元素含量增加,在连续盐雾时间达到72 h后,观察到Cl、Fe元素,且涂层表面的腐蚀产物出现裂隙。这个结果说明电解质溶液已侵入涂层内部,使基体发生腐蚀。涂层在盐雾试验前期,极化曲线所得腐蚀电流密度有所下降,说明涂层耐蚀性增强。盐雾腐蚀后期,腐蚀电流密度增加,涂层耐蚀性下降。结论 试验前期,腐蚀产物的积累使得涂层的耐蚀性提高,由于腐蚀速率随时间逐渐增加,试验后期涂层内部已经发生腐蚀,腐蚀产物为金属氧化物和氢氧化物。     

(Ni-P)/（TiO2/ZnO）复合涂层的制备及其在天然海水中的耐蚀性

采用化学镀和溶胶-凝胶技术在碳钢表面制备了(Ni-P)/(TiO2/ZnO)复合涂层。采用光学显微镜、扫面电镜观察涂层表面形貌;采用能谱及X射线衍射技术分析涂层的成分和相组成;采用电化学极化曲线及阻抗谱评价涂层在天然海水中的耐蚀性。结果表明,(Ni-P)/(TiO2/ZnO)复合涂层较之Ni-P涂层具有更好的耐海水腐蚀性能;在Ni-P涂层表面直接制备TiO2/ZnO复合薄膜并进行350℃热处理所获得的复合涂层具有最优的耐天然海水腐蚀性能。     

基于Image-J图像法和电化学法的微弧氧化涂层孔隙率评价

为精确量化和评价微弧氧化(MAO)涂层的孔隙率,在硅酸盐电解液中通过恒压MAO方法于AZ31B镁合金表面制备氧化物涂层。利用线性极化、电化学交流阻抗谱(EIS)和Tafel曲线分别计算涂层的极化电阻并考察其腐蚀防护性能,重点采用Image-J图像法和两种极化电阻比值法评价了涂层孔隙率,提出了适合MAO涂层孔隙率的评价方法。结果表明:当氧化电压由260 V升至290 V时,MAO样品的自腐蚀电流密度由2.8μA/cm~2增加至5.6μA/cm~2。结合线性极化电阻和EIS拟合结果,证实涂层腐蚀防护性能随氧化电压的升高而降低。同时,Image-J图像法计算的表面孔隙率由10.14%增加至11.48%,线性极化电阻计算的通孔孔隙率由3.51%增加至7.08%,表明涂层腐蚀防护性能与其孔隙率呈负相关,即随孔隙率增加而降低。与电化学交流阻抗谱或Tafel曲线所得极化电阻比值法相比,简单的线性极化电阻比值法更适合量化MAO涂层的通孔孔隙率,而Image-J图像法适合通过MAO涂层的表面SEM像量化表面孔隙率及孔径大小的分布情况。     

涂层与块体致密度差值对铁基非晶合金耐蚀性的影响

制备Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2块体非晶合金与非晶合金涂层,通过化学腐蚀浸泡法分析两者腐蚀前后的相对表面功函数,从而研究两者致密度差值对耐蚀性的影响。采用动电位极化曲线结合交流阻抗测试分析涂层与块体在0.5 mol/L H2SO4溶液中的电化学腐蚀特性,进一步得到孔隙在腐蚀过程中的作用。结果表明:块体非晶的自腐蚀电位高于涂层的,其电流值比涂层的小一个数量级,其拟合电路为R(QR)型;由于孔隙及表面钝化膜等影响因素的存在,涂层的拟合电路为(R(Q(R(QR)))型。通过电子探针实验得出涂层与块体存在9.25%的孔隙率差值,导致了50 me V的功函数差值。孔隙尺寸越大、数量越多则合金耐蚀性越差。腐蚀前后块体非晶合金的功函数值都比涂层的高,且表现出更强的耐蚀性。     

磷含量对化学镀Ni-W-P合金热处理晶化及电化学行为的影响

用化学沉积法制备了非晶态和混晶态两种Ni-4.9%W-P合金(P含量为11.26%及5.98%)。通过XRD定量分析技术研究了P含量对镀层退火晶化的影响,获得了晶粒尺寸、晶格应变及晶化程度等显微组织特征。通过极化曲线和交流阻抗测试,并采用SEM对镀层腐蚀前后的形貌观察,分析了镀层的电化学腐蚀行为。不同处理态镀层在0.5 mol H2SO4溶液中的极化测试表明,其腐蚀形式为均匀腐蚀,腐蚀机理主要取决于P含量及热处理晶化获得的显微组织结构;在3.5%NaCl溶液中的EIS测试表明,其腐蚀行为表现为点蚀,腐蚀机理在很大程度上受到镀层缺陷的影响,尤其是镀层中存在的孔洞,孔洞的数量越多,尺寸越大,就越容易发生点蚀。     

氮化钛含量对热塑性涂层光热效应及自修复性能的影响

为了实现涂层破损的高效自修复,将纳米氮化钛与热塑性聚氨酯混合,制备了不同氮化钛含量的复合涂层。 利用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析了氮化钛的结构和光谱吸收特征;利用差示扫描量热仪(DSC)、热电偶、光学显微镜、扫描电子显微镜( SEM)、交流阻抗谱(EIS)等对复合涂层的热力学性能、光热转换性能、自修复性能及防腐性能进行测试。 结果表明:基于纳米氮化钛的表面等离激元特性,在热塑性聚氨酯中添加质量分数为 2%的氮化钛后,复合涂层具有良好的光热转换性能,在近红外激光照射后其表面温度高于聚氨酯的玻璃化转变温度。 当涂层表面有划口时,通过激光照射可以提高涂层的局部温度,使聚合物分子链运动并流向划痕界面,复合涂层的结构和防腐性能均得到恢复,并且修复后涂层中氮化钛仍分布均匀。 此外,氮化钛纳米颗粒还有助于填补涂层的微观孔隙,使复合涂层的防腐性能提高。     

热浸镀锌层上钼酸盐转化膜的腐蚀电化学性能

    将热镀锌钢在含10 g/L Na₂MoO₄·2H₂O、pH为5的溶液中60℃下处理10~300秒,获得了钼酸盐转化膜试样.应用极化曲线和电化学交流阻抗谱(EIS)研究了转化膜层在5% NaCl水溶液的耐蚀性能.结果表明,经钼酸盐转化处理后的镀锌钢板,其腐蚀电流密度下降,极化电阻升高,阴极极化作用明显增强,腐蚀保护效率显著提高,电化学阻抗值提高了一个数量级;低频扩散阻抗值随处理时间的增加先增大后减小,表明腐蚀电解质在转化膜层孔隙中扩散的难易程度先增加后下降.     

纯镁在1.0%NaCl中性溶液中的腐蚀与电化学行为(英文)

研究纯镁在1.0%NaCl中性溶液中的腐蚀行为及其相应的电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线,探讨不同时间段EIS的分形维数。结果表明,腐蚀过程及相应的EIS发展可分为3个阶段。初始阶段,EIS由2个重叠的容抗弧组成,相应的极化电阻及电荷转移电阻随着时间的延长而快速增加,而腐蚀速率则降低。而后,EIS图谱上出现2个容易辨认的容抗弧,电荷转移电阻及腐蚀速率基本保持稳定。长时间浸泡后,EIS图谱中低频部分出现感抗成分,电荷转移电阻降低,而腐蚀速率增加。EIS分形维数与材料表面形貌直接相关,将是分析腐蚀形貌极有用的工具。     

20% Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D镁基复合材料微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀性能

在磷酸盐体系电解液中,对20%(体积分数)硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2)增强AZ91D镁基复合材料进行微弧氧化表面处理获得陶瓷层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析陶瓷层的表面形貌、截面组织和相组成,采用动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试评价微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀性能。结果表明,该陶瓷层主要由MgO和MgAl2O4相组成。陶瓷层的腐蚀电流密度比镁基复合材料基体低3个数量级,电化学阻抗大幅升高,耐腐蚀性能明显高于复合材料基体     

Electrodeposition and corrosion resistance of Ni–P–TiN composite coating on AZ91D magnesium alloy

In order to improve the corrosion resistance and microhardness of AZ91D magnesium alloy, TiN nanoparticles were added to fabricate Ni–P–TiN composite coating by electrodeposition. The surface, cross-section morphology and composition were examined using SEM, EDS and XRD, and the corrosion resistance was checked by electrochemical technology. The results indicate that TiN nanoparticles were doped successfully in the Ni–P matrix after a series of complex pretreatments including activation, zinc immersion and pre-electroplating, which enhances the stability of magnesium alloy in electrolyte and the adhesion between magnesium alloy and composite coating. The microhardness of the Ni–P coating increases dramatically by adding TiN nanoparticles and subsequent heat treatment. The corrosion experimental results indicate that the corrosion resistance of Ni–P–TiN composite coating is much higher than that of uncoated AZ91D magnesium alloy and similar with Ni–P coating in short immersion time. However, TiN nanoparticles play a significant role in long-term corrosion resistance of composite coatings.     

脉冲频率对镁合金微弧氧化膜层在仿生液中耐蚀性的影响

研究了微弧氧化过程中不同电源脉冲频率下制备的膜层在仿生液中的电化学腐蚀行为。对膜层及腐蚀产物的微观组织,孔隙率,腐蚀形貌及相组成进行了分析。采用动电位极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)法对膜层的耐腐蚀性能进行评价。结果表明,脉冲频率对AZ31镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性有重要影响,随着频率的增加,腐蚀电流密度减小,而电化学阻抗增大。因此在本研究范围内,频率3000 Hz下制备的微弧氧化膜层具有最强的耐腐蚀性能。     

不同晶粒尺寸的Cu-40Ni合金在酸性介质中的耐蚀性能

采用电弧熔炼(CA)和机械合金化(MA)通过热压烧结工艺制备了晶粒尺寸差别较大的Cu-40Ni合金,借助于PARM273A和M5210电化学综合测量仪,利用动电位扫描法和交流阻抗技术对比研究了上述合金在酸性介质中的腐蚀电化学性能以及腐蚀机理。结果表明:随着H 浓度的增加,CA Cu-40Ni合金的自腐蚀电位负移,而MA Cu-40Ni合金则正移,两种合金的动电位扫描极化曲线均未出现钝化现象;随着H 浓度的增加,CA Cu-40Ni合金的极化电阻增大,腐蚀电流减小,合金的耐蚀性能增加,而MA Cu-40Ni合金的极化电阻减小,腐蚀电流增加,合金的耐蚀性能降低。两种合金的交流阻抗谱均由双容抗弧组成,腐蚀过程受电化学反应控制。晶粒细化后,合金中存在大量晶界,参与腐蚀反应的活性原子数增加,促使MA Cu-40Ni合金的腐蚀速度高于CA Cu-40Ni合金。     

Performance of New Pb-Bi Alloys for Pb-Acid Battery Applications: EIS and Polarization Study

The present investigation is focused on the evaluation of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization results, associated with resulting microstructural features of two distinct as-cast Pb-Bi alloys (i.e., 1 and 2.5 wt.% Bi). EIS, potentiodynamic polarization curves, and equivalent circuits are used to analyze the corrosion behavior. The electrochemical parameters show that the corrosion resistance increases when the matrix microstructure is characterized by coarser cells when compared with finer ones. However, when a coarse cellular array is associated with increase in Bi content caused by macrosegregation during casting, the corrosion resistance decreases significantly. Bismuth modifies the anode/cathode area ratio increasing drastically the corrosion action.