TiN薄膜腐蚀过程的电化学原子力显微镜原位研究

用离子束增强沉积 (IBED)技术在 1Cr18Ni9不锈钢上制备了TiN薄膜 ,并用电化学原子力显微镜 (ECAFM) ,从纳米级空间分辨度对其在 3%NaCl溶液中的早期腐蚀过程进行了原位研究。结果表明 ,TiN薄膜在极化电位的阴极区域发生钛氧化物膜的还原溶解 ;在低阳极极化电位下 ,发生轻微腐蚀 ,当阳极极化电位进一步提高 ,在 2 0 0～ 30 0mV出现电解抛光现象。可见 ,电化学原子力显微镜是研究早期腐蚀过程的有效研究手段 ,可原位观察研究微观腐蚀的过程     

Q235表面辉光等离子渗镀TiN耐蚀性研究

利用等离子辉光放电溅射技术,在碳钢表面复合渗镀形成TiN扩散层和沉积层.表面成分检测渗镀层呈梯度材料分布,表面钛原子和氮原子之比,符合TiN相结构.渗镀层总深度约有15μm,表层TiN约有4μm.渗镀层成分检测表明,与基体之间呈梯度分布.X射线衍射结果表明,渗镀层表面为TiN,其中(200)晶面的衍射峰最强,具有明显的择优取向.TiN复合层在H2S溶液中的腐蚀行为表明:辉光合成的TiN涂层可以提高材料在富液溶液中的耐蚀性能,与PVD沉积TiN试样和基体低碳钢试样相比耐蚀性分别提高了5.76,49.76倍.     

机械镀Zn-Ti复合镀层的组织及性能

为了获得具有更好耐腐蚀性能的机械镀镀层,将锌粉和钛粉按照质量比15:11混合,采用机械镀的方式在钢铁件表面制备Zn-Ti复合镀层.施镀时用氟化氢铵作为钛粉的活化剂;硫酸亚锡引导沉积并作为锌粉颗粒及钛粉颗粒间的连接填充材料;EDTA、乌洛托品和OP-10螯合沉积形成镀层.以金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察分析镀层的形貌及组织结构,划线划格检验镀层无翘起和脱落,利用电化学方法和中性盐雾试验检测镀层的电化学性能和腐蚀状况.结果 显示:机械镀Zn-Ti复合镀层覆盖完整,镀层表面粗糙.镀层与基体结合牢固,镀层中颗粒间结合良好.锌粉及钛粉成镶嵌堆叠状,金属锡主要在镀层和基体间、各颗粒之间起连接作用,复合镀层的自腐蚀电位Em为-1 096 mV,镀锌层自腐蚀电位为-1 240 mV.极化电阻复合镀层为7.07 Ω·cm2,镀锌层为5.11 Ω·cm2.盐雾试验720 h,复合镀层红锈面积约为镀锌层的15％.镀层内金属颗粒之间以机械结合,镀层与基体及金属颗粒之间能够明显观察到金属锡界限,镀层没有合金过渡存在,致密的镀层有利于耐腐蚀能力的提高.在盐雾试验中复合镀层相较镀锌层有更少的白锈和红锈,完整紧实的白锈能够减缓基体腐蚀.     

曲轴模具的表面处理与耐蚀性能研究

采用多弧离子镀方法在曲轴模具4Cr5MoVSi1热作模具钢表面制备了Ti/CrN和Ti/TiN/Cr镀层,对比分析了两种镀层的物相组成、显微形貌和抗铝液腐蚀能力。结果表明,Ti/CrN镀层主要由Ti和CrN相组成,而Ti/TiN/Cr镀层主要由Ti、TiN和CrN相组成,两种镀层的表面形貌相似,都可见亮白色颗粒以及少量显微凹坑;Ti/CrN和Ti/TiN/Cr镀层的平均显微硬度分别为27.74和30.72 GPa,分别为基体的5.44和6.02倍;随着腐蚀时间延长,曲轴模具基体的铝液腐蚀深度逐渐增加,在腐蚀时间为120 min时达到0.18 mm,而在腐蚀时间120 min内,两种镀层都表现出了良好的抵御高温铝液腐蚀的能力,镀层表面未见明显腐蚀,镀层内部未见鼓起或者界面裂纹等缺陷存在。     

光电化学技术在研究金属腐蚀中的应用——钛基钝化膜被F~-破坏过程中的光电流变化

用光电化学技术测量了钛基钝化膜在自然腐蚀和阳极极化条件下补F~-破坏所导致的光电流变化。同时还用电化学方法测量了钛基的阳极溶解电流,用扫描电镜(SEM)观察了钛膜的形貎,以分析光电化学法的测量结果。结果表明,光电流的特征变化反映出了钝化膜从孔蚀发生到发展直到全部被破坏的表面变化全过程。     

X100钢表面Ni-WS2镀层在油田采出水中的耐蚀性能研究

为了提高X100管线钢在油田采出水中的耐蚀性,在X100钢表面上采用电镀技术制备了Ni-WS2镀层,考察了其在60℃、流速0.6 m/s的腐蚀液中浸泡24.0 h后的电化学性能;使用扫描电子显微镜(SEM)观察镀层腐蚀前后的微观组织结构及厚度,通过X射线衍射仪(XRD)分析镀层腐蚀前后的相组成;采用动电位极化曲线(PDP)和电化学阻抗谱(EIS)测试对镀层的耐腐蚀性能进行评价.结果 表明:Ni-WS2镀层的腐蚀产物由Fe3C和FeOOH组成,相较于X100钢基体具有更正的腐蚀电位、较高的阻抗值,且腐蚀电流密度较低,腐蚀形貌显示镀层腐蚀程度较轻且仍致密均匀.由此可见,在X100管线钢表面电镀Ni-WS2镀层可以大幅提高X100管线钢的耐腐蚀性.     

TiN薄膜腐蚀过程的电子化学原子显微镜原位研究

用离子束增强沉积（IBED）技术在1Cr18Ni9不锈钢上制备了TiN薄膜,并用电化学原子力显微镜（EACAFM）,从纳米级空间分辨度对其在3％NaCl溶液中的早期腐蚀过程进行了原位研究。结果表明,TiN薄膜在极化电位的阴极区域发生钛氧化物膜的还原溶解;在低阳极极化电位下,发生轻微腐蚀,当阳极极化电位进一步提高,在200－300mV出现电解抛光现象。可见,电化学原子力显微镜是研究早期腐蚀过程的有效研究手段,可原位观察研究微观腐蚀的过程。     

碱性和酸性体系对电沉积Pb-PANI-WC复合镀层性能的影响

为了寻找理想的电极材料,简化制备工序,采用2种不同组成的镀液(碱性、酸性),利用复合电沉积的方法在钛基材上制备出一种新型的Pb-PANI-WC复合镀层;分析了2种镀液体系对Pb-PANI-WC复合镀层的电化学性能、外观形貌、相组成的影响,并与铅银合金镀层和碱性体系纯铅镀层进行了比较。通过电化学性能测试结果对比可知:2种Pb-PANI-WC复合镀层的电化学性能均优于铅银合金和碱性纯铅镀层;与碱性纯铅镀层相比,复合电沉积制备的复合镀层具有较好的电催化活性、耐蚀性,较高的腐蚀电位和较低的腐蚀电流密度,加速试验寿命更长,并且碱性镀液制备的复合镀层性能最佳。     

电化学方法研究腐蚀介质对热浸镀Al-Zn-Si-RE合金镀层腐蚀行为的影响

为研究腐蚀介质对热浸镀Al-Zn-Si-RE合金镀层腐蚀行为的影响,利用电位-时间曲线、Tafel曲线和电化学阻抗谱技术研究了合金镀层在不同盐度、温度和pH值的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,利用扫描电子显微镜(SEM)观察不同腐蚀介质下极化测试后合金镀层的腐蚀形貌.结果表明:随着NaCl溶液温度或浓度的提高,热浸镀Al-Zn-Si-RE合金镀层均出现腐蚀电位负移、镀层腐蚀倾向增大、腐蚀速率增加、腐蚀抗力降低的现象;此外,酸性和碱性条件均会加快镀层在NaCl溶液中的腐蚀速率,其中镀层在pH值为11.0的碱性条件下,腐蚀电流最大,阻抗谱容抗弧幅值最小,说明镀层腐蚀速率最快,耐蚀性最差.     

热镀铝锌硅镀层钢板拉伸对其耐蚀性的影响

热镀铝锌硅镀层钢板(GL钢板)发生变形时,镀层中裂纹数量和大小对其耐蚀性有重要影响。对GL钢板进行单向拉伸,采用动电位极化法和电化学阻抗谱测试了GL钢板不同拉伸变形量时在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,采用扫描电镜观察了不同变形量时GL镀层电化学腐蚀前后的表面形貌。结果表明:GL钢板变形到一定程度,镀层便产生裂纹,裂纹随变形量的增加而变多、变大、变深;GL镀层的腐蚀优先在裂纹内发生,随变形量的增加,腐蚀的深度和面积逐渐增大,当变形量为20%时,镀层表面的裂纹扩展至镀层/钢基体界面,造成钢基体裸露,镀层耐蚀性大幅降低。     

钢丝热镀Zn-Al-Mg合金层及其电化学腐蚀行为

为了改进Zn-Al-Mg合金镀层的表观质量,利用热镀方法制备了一种光亮平滑、与基体结合良好的Zn-Al-Mg(Zn20%All%Mg)合金镀层.采用铜加速乙酸盐雾(CASS)试验、弱极化曲线测试技术和电化学阻抗谱测试技术对其耐蚀性进行了研究.结果表明:Zn-Al-Mg舍金镀层的耐蚀性远优于Zn镀层,腐蚀速度为Zn镀层的1/7～3/7;Zn-Al-Mg合金镀层的腐蚀过程可分为腐蚀初期、腐蚀抑制期和基体腐蚀期3个阶段,阶段平均腐蚀电流密度分别为17.34,1.29,6.38μA/cm2.镀层的整个腐蚀过程主要受电化学反应控制.     

电刷镀n-SiC/Ni-W-Co复合镀层的组织结构和电化学腐蚀行为

研究了Ni-W-Co基纳米SiC复合电刷镀层(n-SiC/Ni-W-Co)的组织结构及电化学腐蚀性能,并与不含纳米颗粒的纯NiW-Co镀层进行比较。结果表明:n-SiC/Ni-W-Co复合刷镀层表面比较细致平整,与基体结合良好;镀层硬度有较大提高,并在n-SiC浓度为10 g/L时达到最大值720 HV;n-SiC的引入并没有改变Ni-W-Co的晶态结构,却使其晶粒得到细化;镀液中n-SiC浓度较高的复合刷镀层的电化学腐蚀性能优于纯Ni-W-Co镀层。     

用BP神经网络模型预测Ni-TiN镀层的耐腐蚀性能

采用脉冲电沉积方法,在45钢表面制备NiTiN镀层。采用X射线衍射仪和扫描电镜对Ni-TiN镀层进行组织结构和表面形貌分析,利用BP神经网络模型对Ni-TiN镀层的耐腐蚀性能进行预测。结果表明,在Ni-TiN镀层中存在Ni和TiN相。衍射角2θ=44.80,52.23和76.75°分别对应于镍晶面的(111)、(200)和(220);而衍射角2θ=36.63,42.62和61.79°则分别对应于TiN晶面的(111)、(200)和(220)。在TiN粒子浓度一定时,大电流密度和小占空比脉冲电沉积可获得表面致密、光滑,腐蚀坑较小的镀层。3×8×1型神经网络模型的预测结果与实测结果相差不大,最大误差为4.1%。     

还原氧化石墨烯对Ni-P化学镀层的组织结构和性能的影响

目前将还原氧化石墨烯(RGO)相关的复合材料用于低碳钢复合镀防护的研究较少.在Q235钢上进行Ni-P-还原氧化石墨烯(RGO)化学复合镀,利用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计分析了不同RGO添加量对Ni-P-RGO复合镀层的晶体结构、表面形貌和硬度的影响,通过全腐蚀浸泡试验测试Ni-P-RGO复合镀层的腐蚀速率,通过极化曲线和电化学阻抗谱研究Ni-P-RGO复合镀层在3.5％ NaCl溶液中的电化学腐蚀行为.结果 表明,Ni-P-RGO复合镀层为非晶结构.硬度测试、全腐蚀浸泡、极化曲线和电化学阻抗谱结果表明,RGO添加量为60 mg/L时镀层的硬度最高、耐腐蚀性能最好.     

塑料三价铬电镀层的腐蚀失效分析

某汽车上塑料电镀零部件的三价铬镀层在大气环境中容易腐蚀。对此塑料电镀制品(底层为铜镀层,中间镀双层镍,表面镀三价铬)的镀层厚度、电位、形貌、成分及耐蚀性进行了分析,并与表面镀六价铬的塑料镀件进行比较。结果表明:三价铬镀层的耐腐蚀性劣于传统六价铬镀层;三价铬镀层为微孔镀,各层厚度达到了工艺指标,但镀层中含有单质铁,其电化学的优先腐蚀是三价镀铬层耐蚀性差的主要原因。     

镁合金硫酸镍体系化学镀镍工艺及镀层性能研究

采用酸性钼酸盐酸洗、碱性钼酸盐活化工艺,研究了AM60镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法.采用扫描电子显微镜(SEM)观察镀层表面形貌,电子探针(EDX)分析镀层成分,电化学方法研究镀层腐蚀性能,锉刀试验测试镀层与基体结合力.结果表明,所得镀层为Ni-P合金镀层,磷质量分数为10%～14%;镀层均匀致密,无明显缺陷;镀层的自腐蚀电位接近-0.4 V(vs SCE),阳极极化曲线有明显的钝化区;Ni-P镀层耐蚀性好,与基体结合牢固.     

脉冲电沉积纳米SiC/Ni-Co复合镀层腐蚀特性

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)研究了脉冲电沉积法制备的纳米晶Ni-Co合金镀层及其纳米 SiC/Ni-Co复合镀层的组织结构、表面形貌和成分。用浸泡法和电化学极化法对比测试了纳米晶Ni-Co合金镀层和纳米 SiC/Ni-Co复合镀层在3.5 wt% NaCl和5 wt% HCl溶液中的腐蚀行为。研究结果表明：通过脉冲电沉积法制备的Ni-Co合金镀层和纳米SiC/Ni-Co复合镀层具有典型的纳米晶结构;随着纳米SiC颗粒的增加,复合镀层的晶粒尺寸减小,硬度增加。所制备的纳米SiC/Ni-Co复合镀层颗粒分散均匀,其在3.5 wt% NaCl和5 wt% HCl溶液中的耐蚀性均优于纳米晶Ni-Co合金镀层。纳米晶Ni-Co合金镀层和纳米SiC/Ni-Co复合镀层在3.5 wt% NaCl溶液中的腐蚀速率极低,表现出极好的耐腐蚀性能,而在5 wt% HCl溶液中的腐蚀形态则表现为点蚀。     

Galvalume镀层钢在青岛海域海水中的耐蚀性能

采用极化曲线测试和交流阻抗技术研究了Galvalume镀层钢在青岛海域海水中的耐蚀性能,利用电子扫描电镜对镀层表面的腐蚀产物形貌进行了分析,详细探讨了海水温度和溶解氧浓度对Galvalume镀层钢电化学腐蚀行为的影响.结果表明:温度升高,破坏了保护性腐蚀产物膜在镀层表面的吸附,促进了阳极活化反应过程.低浓度的溶解氧抑制了阴极反应,镀层的耐蚀性能提高.     

机械镀Zn-Al合金镀层的耐腐蚀性能研究

为了增强机械镀镀层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,以含铝5%(质量分数)的Zn-Al合金粉为原料,在Q235钢材基体表面制备了Zn-Al合金镀层。利用扫描电镜(SEM)表征了合金镀层的截面和断面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了合金镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为;通过中性盐雾腐蚀实验分析了合金镀层的耐蚀性,并采用XRD分析了镀层的盐雾腐蚀产物。结果表明,Zn-Al合金镀层由葫芦状的Zn-Al合金颗粒交错互嵌堆积而成,镀层颗粒之间以类似隼接的连接方式搭接“卡锁”;与机械镀Zn层相比,Zn-Al合金镀层的腐蚀电位正移了209 mV,腐蚀电流密度仅为纯Zn镀层的7.1%左右,极化电阻为纯Zn镀层的14倍;Zn-Al合金镀层的容抗弧半径明显大于纯Zn镀层的弧半径,且Q_dl较纯锌层减小;纯Zn镀层出现白锈和红锈的时间分别为24和362 h,而Zn-Al合金镀层出现白锈和红锈的时间为48和504 h。Zn-Al合金镀层的耐中性盐雾腐蚀性能明显优于纯Zn镀层,合金镀层对电荷转移具有更好的抑制作用,且Zn-Al合金镀层的腐蚀产物结构致密,可增强物理屏蔽功能。     

28CrMo钢表面磁控溅射TiN涂层的组织结构及耐腐蚀性能

为了提高28CrMo钢表面的致密性和耐腐蚀性能,采用磁控溅射技术在28CrMo钢表面制备TiN涂层,通过光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、电化学测试等手段分析了TiN涂层的显微结构及其在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明:采用磁控溅射技术在28CrMo钢表面制备了厚约0.5μm的TiN涂层,涂层与基体结合良好,没有出现明显的裂纹,涂层表面N的原子分数明显高于Ti;电化学Nyquist谱得到高频区的容抗弧可能是由电荷转移电阻引起和膜层引起,中频区的容抗弧由基体金属溶解时的传质弛豫引起,低频区的感抗弧由基体表面吸附物的弛豫过程引起;3.5%NaCl溶液中腐蚀96 h后TiN涂层表面有蚀坑,吸附有白色疏松的腐蚀产物,并出现大小不一的腐蚀坑;TiN涂层能够明显改善基体的耐蚀性能,对改进高铬钢表面特性具有重要的作用。