氟盐-氧化物体系电解制备Al-Cu-Y合金的电极还原过程研究

采用Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2为基础电解质,Al_2O_3-CuO-Y_2O_3为原料的氟盐-氧化物体系熔盐电解制取Al-Cu-Y合金。重点通过循环伏安分析Y(Ⅲ)在阴极的电极还原过程,利用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)表征并对比分析热还原产物及电解产物的成分及物相组成。结果表明:AlF_3-NaF-5%LiF-5%MgF_2(质量分数,下同)(n(NaF)/n(AlF_3)=2.2)体系在温度1 208K、电压3.0V、阴极电流密度0.7A/cm~2、电解时间2h条件下能够制取Al-Cu-Y合金。Cu(Ⅱ)在碳质电极表面可一步直接还原为零价态Cu(0);Y(Ⅲ)不能在体系内直接还原为零价态Y,而是在预先形成的Al-Cu活性阴极表面还原并合金化,从而形成强化相Al_3Y,并与Al_2Cu强化相同时富集于铝基体相晶界。通过在熔盐底部的液态铝热还原CuO及Y_2O_3也可形成Al-Cu-Y合金,但铝基体相晶界富集AlCu相及AlY相,Cu及Y含量不易控制,且存在较多O、C杂质元素。     

时间-电位法跟踪磷化过程及温度对磷化成膜的影响

目前对磷化成膜机理及规律的认识受限于测试手段等因素,影响了工艺开发和理论探讨。在工业铁皮表面磷化成膜,采用电化学方法,通过开路电位-时间曲线,原位跟踪了磷化成膜过程,用X射线衍射仪(XRD)对磷化过程不同阶段的磷化膜成分进行了测试、分析;通过动电位极化曲线、硫酸铜点滴试验和扫描电镜(SEM)等研究了温度对磷化成膜的影响;讨论了磷化成膜的电化学机理。研究表明:开路电位-时间曲线中的反应斜率、成膜时间等是研究磷化成膜过程的重要特征参数;温度对低常温磷化成膜过程和膜层的耐蚀性能有显著影响,推荐铁基体低常温磷化以35~45℃为佳。     

7075铝合金无铬磷化成膜动力学过程及其性能

直接在7075铝合金表面喷涂油漆,其结合力和防护性能较差。先对7075铝合金作磷化处理再喷涂环氧底漆和聚氨酯面漆。应用X射线衍射仪、Autolab电化学工作站和扫描电子显微镜及加温耐盐水试验对磷化膜的物相组成、成分、表面形貌及其耐蚀性进行了研究;探讨了磷化处理对7075铝合金表面漆膜层结合力及耐腐蚀性能的影响。结果表明:7075铝合金表面磷化动力学过程分为基体阳极溶解、表面形核及膜层增厚3个阶段,主要得到了由Mn Zn2(PO4)2,Zn3(PO4)2,Al PO4等物相组成的多孔磷化膜; 7075铝合金表面的自腐蚀电流由磷化前的40.17μA/cm^2降低到磷化后的7.37μA/cm^2,磷化提高了其耐点蚀性能;磷化处理还极大地提高了漆膜与7075铝合金的附着力和耐腐蚀性。     

不锈钢表面阴极等离子体液相沉积氧化铝层

使用阴极等离子体液相沉积技术在不锈钢表面生成了厚度达40μm的氧化铝膜层,研究了电流密度对膜层的组成和结构影响,以及膜层的生长规律和形成过程.膜层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,随着电流密度的增大,α-Al2O3的含量逐渐增大,电流密度为8 A/dm2时达到86%.膜层的表面粗糙、多孔,随着电流密度的增大,表面颗粒状明显增多,微孔数减少;基体中的Fe没有进入膜层,从膜层内向外Al和O的含量逐渐下降.     

清洁型常温锌系磷化液研究

为使磷化实现清洁生产,开发了一种用于钢铁表面涂装前处理的清洁型常温锌系磷化液,实现了磷化液的所有分子均能参加成膜反应且产物为磷化膜、水、沉渣或在磷化膜干燥过程中挥发的设计思路.该磷化液不含亚硝酸盐、重金属(除锌外),在3～40℃下快速磷化可生成膜重≥0.90g/m2、耐CuSO4溶液点滴时间达160 s的彩色磷化膜.磷化前免表面调整,磷化后免水洗.     

铝及其合金在海水中的电化学保护

<正> 在中性介质中,在铝的阳极区和阴极区发生了如下反应[1]: 6H_2O+6_e=3H_2+60H——阴极反应 2Al+60H-be=Al_2O_3.3H_2O——阳极反应阴极极化时,阳极过程受到抑制,而阴极过程加强。结果,阴极附近水层的PH值增大;阳极极化时,电极附近水层稍有酸化。     

碳钢磷化膜形成过程的研究

研究了高温锰系磷化膜在45#钢上的生长过程.分别用SEM和XRD观察和分析了磷化膜的表面形貌和成分,测量了磷化膜膜重随时间变化的关系.结果表明:磷化膜的晶体颗粒为块状,主要成分是(MnFe)5 H2·(PO4)4·4H2O,磷化的成膜时间是1 min.     

等离子喷涂制造固体氧化物燃料电池三合一电极

采用大气等离子喷涂法在阳极支撑上制备了电解质与阴极.利用X射线衍射分析了阴极与阳极喷涂前后的成分和相结构,用扫描电镜观察了SOFC( solid oxide fuel cell)三合一电极的截面形貌以及阳极、电解质与阴极的表面形貌.结果表明:喷涂前后阴极的化学成份未发生改变,阴极为单斜相、钙钛矿型的(La0.8Sr0.2MnO3)LSM;阳极在喷涂前为Ni/YSZ(Y2O3稳定ZrO2),在喷涂后Ni被氧化成NiO.由阳极、电解质与阴极构成的三合一电极界面不明显,其中电解质致密,阳极与阴极有一定孔隙.     

NdFeB永磁体表面磷化处理及其磷化膜的研究

为了提高NdFeB磁体的耐蚀性,并验证磷化膜的组成,以自制的磷化液在NdFeB永磁体表面进行磷化处理,并采用SEM观测了采用不同表调剂处理NdFeB永磁体表面所形成的磁化膜微观形貌,测试分析了磷化膜的抗腐蚀性能;采用EDS、XRD、ICP-AES等对磷化膜进行了研究.结果表明:采用钛系表调剂可以在烧结NdFeB磁体表面获得均匀密实的磷化膜,并具有较强的耐腐蚀性;采用锌系磷化液在烧结NdFeB磁体表面进行磷化处理形成的磷化膜的组成与在钢铁基体上形成磷化膜的相组成相同,仍然是Zn3(PO4)2·4H2O及Zn2Fe(PO4)2·4H2O;磷化过程中,Nd参加了反应,形成沉渣进入磷化液中.     

6061铝合金钛锆铈化学转化成膜过程及膜层的耐蚀性能

为进一步改善6061铝合金表面无铬化学转化膜的综合性能,以H2TiF6和H2ZrF6为主成膜剂,铈盐、偏磷酸盐等辅助成膜剂,制备了具有较高耐蚀性能的Ti-Zr-Ce化学转化膜。通过扫描电镜及能谱仪分析转化膜表面形貌及元素构成,并采用电子探针显微分析仪观察不同成膜阶段的铝合金微区结构的变化规律,研究了6061铝合金表面Ti-Zr-Ce化学转化成膜过程及膜层耐蚀性能。结果表明:膜层主要含有Al、O、Ti、P元素,还含有少量F、Zr元素,推测主要成分为TiO2,ZrO2,Al2O3及少量磷化物;极化曲线和交流阻抗测试表明Ti-Zr-Ce化学转化膜具有较好的耐蚀性能,反应时间为150s时制备的Ti-Zr-Ce转化膜试样的腐蚀电位为-0.577V,腐蚀电流密度较低,为0.115μA/cm^2.     

稀土难熔金属阴极材料的研究进展

介绍了3种阴极,镧钼阴极、稀土钼金属陶瓷阴极及钪钨基扩散阴极的制备方法及发射性能.针对电子管用镧钼阴极发射不稳定的问题,采用原位光电子能谱法研究高温下La2O3(4%,质量分数)-Mo阴极表面La的价态,确定了适合La2O3-Mo阴极的碳化、激活等关键工艺制度,使实用型La2O3-Mo电子管的使用寿命超过了应用要求的水平.为满足大功率磁控管的发展要求,研究了新型稀土钼金属陶瓷阴极.经过高温激活处理后,材料的最大次级发射系数达5.24,实用管型测试结果表明,稀土钼金属陶瓷阴极的性能优于钡钨阴极,显示了良好的应用前景.亚微米结构的钪钨基扩散阴极具有优异的热发射性能,850 ℃下阴极的发射电流密度可达42 A/cm2,激活后Ba,Sc,O等元素形成的活性多层,均匀覆盖在阴极表面,促进了阴极的发射.     

铝合金表面铈基转化膜研究进展

铝合金具有成本低、强度质量比高、可加工性能良好等优点,被广泛应用于航空、交通、建筑等领域.但铝合金表面易发生小孔腐蚀和晶间腐蚀,需要进行防腐处理才能满足应用要求.稀土元素铈因具有特有的电子层结构和物理化学特性,是制备铝合金稀土转化膜最具优越性的元素,以此为防腐基材开发的稀土转化膜技术被认为是最有可能替代铬酸盐钝化的技术.目前所报道的铈基转化膜工艺有化学浸泡法、溶胶-凝胶法、电化学法、磁控溅射法等.其中,化学浸泡法制备过程简单,但铈离子的转化和沉积速率较难控制一致,膜层微米级裂纹较多;溶胶-凝胶法制备的膜层与基体结合强度高,耐蚀性好,但需要大量铈盐,且产生较多废酸、碱液,成本高,环境污染大;电化学法在低温下实现性能可控的铈基转化膜,成本低,但成膜有大量晶间裂纹,结构疏松,成膜质量差;磁控溅射法制备的涂层均匀,成分可控,但靶材的利用率低,难以实现强磁性材料的低温高速溅射.总体来看,目前所报道的铈基转化膜工艺存在溶液体系稳定性差,所制备的转化膜层不稳定、容易开裂,以及制备成本较高的问题,难以满足工业化应用的要求.铈基转化膜成膜机理被普遍认为是阴极成膜理论,即铝合金表面形成了氧化还原微电池.溶液中的溶解氧以及加入的H2 O2可作为羟基的供体,通过改变溶液局部pH值、物质、电子和电荷浓度来影响稀土元素的氧化反应和在基体表面的沉积.铈基转化膜的耐蚀机理是阴极抑制机理,即在铝合金表面形成的铈基转化膜阻止了氧的传输和电子的转移和传递,从而阻止了阴极微区上的还原反应,防止了铝合金表面的腐蚀溶解.但该机制只强调了阴极抑制,而忽略了也可能发生的阳极抑制.同时,由于涉及到电化学动力学抑制,因此铈基转化膜有"自愈能力".本文综述了国内外铝合金铈基转化膜制备工艺的研究进展,指出了各工艺的优点和缺点,阐述了铈基转化膜主流成膜和耐蚀理论的研究,并对制备工艺的改进方向及未来理论的研究方向进行了展望.     

LY12铝合金铈化学转化膜的结构及耐蚀性研究

应用电化学方法及腐蚀试验研究了LY12铝合金表面常温稀土化学转化膜。结果表明，铝合金的稀土化学转化膜具有成膜温度低、速度较快、膜的耐蚀性能好等优点。电位－时间曲线表面，成膜动力学包括铝合金的溶解及随后的成膜两个过程。SEM表明，铝合金稀土化学转化膜的形态为片状，EDAX能谱表明转化膜主要由Ce,O,Al及少量的促进剂离子组成。腐蚀试验表明，未经处理的铝合金在3．5%NaCl溶液中经过21天浸泡后，表面出现了严重的点蚀，而经稀土处理的铝合金经过相同时间的浸泡后，表面只发生了轻微的均匀腐蚀，而未发生点蚀，浸泡后稀土处理的铝合金的失重较空白试样的下降了近1倍，铝合金的耐蚀性能大大提高。     

Al2O3/DLC复合膜摩擦磨损性能的研究

为了提高铝合金零部件的摩擦磨损性能,采用微弧氧化和磁过滤阴极真空弧技术,在其表面制备了Al2O3/DLC复合膜.用X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及摩擦试验对复合膜的化学成分、结构、表面形貌及其对铝合金摩擦磨损性能的影响进行了研究.结果表明,在铝合金表面形成了120 μm厚的多孔Al2O3陶瓷膜,与基体结合紧密.外层0.1.μm厚的DLC不改变膜的表面形貌,但是降低摩擦因素,并且进一步提高膜的耐磨性.Al2O3/DLC复合膜为铝合金作为耐磨工件使用提供了很好的承载支持,并且使铝合金表面摩擦磨损性能大大提高.     

钛基复合镀Pt-ZrO2电极镀层及其析氢电催化性能

为了寻找电化学工业理想的电催化电极,通过复合电沉积技术制备了钛基复合镀Pt-ZrO2电极.测试证明,Pt-ZrO2电极镀层结合力强、硬度高、耐腐蚀和耐热性能优良.钛基复合电沉积Pt-ZrO2电极作为阴极,在300g/L NaCl溶液中(60℃,阴极电流密度300 mA/cm2)电解能降低氢超电势580 mV.结果表明,钛基复合镀Pt-ZrO2电极是优良的析氢电催化电极,电催化性能的增加除了较小的反应电阻外,较大的表面粗糙度也是一个重要因素.     

CuAl_2O_3复合材料中Al_2O_3的长大动力学分析

通过分析铜铝颗粒表面铝与氧的反应,计算铜铝合金中铝的沉淀析出量、铝在铜基体中的扩散速率以及Al2O3颗粒大小,研究了喷射沉积内氧化法制备CuAl2O3复合材料中Al2O3的长大动力学行为。结果表明,在反应合成制备过程中,氧化铝颗粒长大动力学行为满足抛物线规律;铜铝合金表面铝与氧的反应是一种铝扩散控制型反应,该氧化铝颗粒的长大与铝在铜铝合金中的含量、扩散速率和所处位置(晶内、晶界)有关。计算得到的Al2O3颗粒大小与实际获得的氧化铝颗粒大小相吻合。     

稀土难熔金属电子发射材料的研究

介绍了两种阴极,即稀土钼金属陶瓷次级发射材料及钪钨基扩散阴极。研究结果表明,稀土钼金属陶瓷阴极的最大次级发射系数可达6.5,与单元稀土氧化物掺杂的钼阴极相比,复合稀土氧化物-钼具有更高的次级发射系数,主要是由于复合氧化物在高温、真空条件下失氧速度小于单元稀土氧化物,相对于单元稀土氧化物具有较低的缺陷浓度,使缺陷对二次电子的散射作用减弱,从而有利于阴极的发射。钪钨基扩散阴极具有优异的热发射性能,900℃下阴极的发射电流密度达87A/cm~2,为普通钪酸盐阴极的3倍。活性元素Ba、Sc和O在阴极激活过程中同时向表面扩散,在阴极表面建立均匀分布的Ba、Sc和O活性层,促进了阴极的发射。     

电流密度对铝合金微弧氧化膜的生长及结合力的影响

为了进一步探讨微弧氧化主要参数电流密度对铝合金微弧氧化膜的影响机理,先用微弧氧化技术在LY12硬铝合金上获得陶瓷层,然后考察电流密度对陶瓷膜厚度及其与基体结合强度的影响,再利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)分析了氧化膜的形貌和组织结构,通过划痕试验和冲击试验研究了氧化膜与基体的结合力.结果表明,随着电流密度的增大,陶瓷氧化膜及其致密层的增长速度均加快,但有一个极限值,氧化膜的临界载荷降低,致密层所占比例也逐渐降低.XPS谱图证明,微弧氧化膜表面疏松层主要由γ-Al2O3,α-Al2O3和Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成.铝合金表面生成氧化膜后,随着膜厚度的增加,冲击韧性逐渐减低,基体断裂后,氧化膜没有发生剥落,表面出现大量微裂纹.     

用熔盐电解法制备超细钨粉

在NaCl-KCl-Na2WO4-WO3熔体中,用熔盐电解法电解氧化钨制取细钨粉和超细钨粉。在电解温度为720℃,阴极电流密度为250mA/cm^2的条件下,得到平均等积圆直径为1．2μm、长宽比为1．6的超细钨粉。在低阴极电流密度时,阴极的电解反应为W^6 放电,在高阴极电流密度时,阴极的电解反应为Na^ 放电。研究了温度、阴极电流密度和Na2WO4的含量对电流效率的影响。     

Ni-α-Al2O3纳米复合电镀工艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性

为了提高Ni-Al2O3纳米复合电镀层的硬度和耐蚀性,以正交试验对镀液温度、电流密度、α-Al2O3纳米粒子质量浓度等因素进行了优选,采用扫描电镜、能谱仪、硬度仪及电化学工作站分别研究了镀层的微观形貌、能谱、硬度和耐蚀性。获得了最优工艺条件:镀液温度65℃,阴极电流密度2 A/dm2,Al2O3加入量为10g/L;在此工艺条件下所得Ni-α-Al2O3纳米复合镀层晶粒细小、表面平整、光滑,显微组织致密、均匀,镀层的硬度及耐蚀性比纯镍镀层均有显著提高。