碳钢与不锈钢在腐蚀浆料中冲刷腐蚀交互作用的定量研究

用失重法和电化学法系统地研究了碳钢与不锈钢在腐蚀浆料中冲刷与腐蚀的交互作用及其电化学行为。试验表明：①冲刷腐蚀和动态纯腐蚀极化曲线与静态纯腐蚀极化曲线截然不同，两者的腐蚀机理存在本质的差异；②T8钢以腐蚀失重为主，18—8不锈钢以冲刷失重为主，两者的冲刷腐蚀交互作用失重率占其总失重率的60%以上，表明耐蚀不耐磨的18—8不锈钢和耐磨不耐蚀的T8钢在冲刷腐蚀工况中均难以胜任；③T8钢的冲刷腐蚀失重率和交互作用失重平均是18—8不锈钢的6倍以上，表明在液固两相流冲刷腐蚀工况中，材料必须首先具有一定的耐蚀性，然后再考虑提高材料的硬度和耐磨性，这样才能有效地提高材料的耐冲刷腐蚀性能。     

动态与静态纯腐蚀对定量研究材料冲刷腐蚀交互作用的影响

分别测定了不锈钢和碳钢静态与动态纯腐蚀失重率、冲刷腐蚀失重及其电化学行为。研究了静态与动态纯腐蚀失重率对材料冲刷腐蚀交互作用失重率的影响。实验表明：（1）动态纯腐蚀比静态纯腐蚀更能反映材料在液固两相流中冲刷腐蚀交互作用的本质；（2）本实验条件下。T8钢动态纯腐蚀失重率是静态纯腐蚀失重率的2倍以上。18－8不锈钢动态纯腐蚀失重率竟是静态纯腐蚀失重率200倍以上、静态交互作用失重是动态交互作用失重率的2倍以上。可见静态与动态纯腐蚀对定量研究材料冲刷腐蚀交互作用会产生很大的差异；（3）在腐蚀性浆料中，首先要保证材料具有一定的耐蚀性。其次再考虑提高材料的硬度和耐磨性。这样才能有效地提高材料的耐冲刷腐蚀性能。对不同的工况，必须同时兼顾材料的耐蚀性和耐磨性。     

双层辉光等离子制备TiN渗镀层的耐蚀性能

利用双层辉光等离子表面合金化技术,在Q235钢表面直接合成TiN渗镀层,该渗镀层由TiN颗粒均匀分布的扩散层及表面TiN沉积层组成。将TiN渗镀层与Q235钢基体和1Cr18Ni9Ti不锈钢在4%的NaOH溶液、l mol/L H2SO4溶液和3.5%NaCl溶液中分别进行电化学腐蚀对比试验。结果表明:在4%的NaOH溶液中,TiN渗镀层的耐蚀性能比Q235钢提高了26.8倍,与1Cr18Ni9Ti不锈钢相当;在l mol/L H2 S04溶液中,TiN渗镀层耐腐蚀性能比Q235钢提高了10.5倍,比1Crl8Ni9Ti不锈钢提高了1.65倍;在3.5%的NaCl溶液中,TiN渗镀层耐腐蚀性能比Q235钢提高了10.3倍,但比1Crl8Ni9Ti不锈钢稍差。TiN渗镀层耐酸碱性溶液腐蚀性能要比耐盐溶液腐蚀性能强。     

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依据GB4334-2008中的不锈钢10％草酸侵蚀试验方法,研究了固溶制度对奥氏体不锈钢0Crl8Ni10Ti晶间腐蚀的影响。研究表明：0Crl8Ni10Ti的抗腐蚀性能随固溶温度的升高而降低,晶间腐蚀随保温时间的延长有加重的趋势。固溶温度在1010～1050℃时,0Crl8Ni10Ti晶粒细小,晶界上无明显的碳化物析出,晶界无腐蚀沟,耐晶间腐蚀性能好,同时可以获得良好的力学性能。     

类金刚石(DLC)膜对2Crl3不锈钢耐蚀性能的影响

采用失重法、极化曲线法和金相显微分析等方法研究了类金刚石(DLC)膜对2Cr13不锈钢耐蚀行为的影响.失重试验结果表明:DLC膜较薄时对2Crl3不锈钢在中性NaCI溶液中耐全面腐蚀的影响不明显,而膜较厚时能显著降低2Crl3不锈钢的腐蚀速度;失重试验和电化学试验均表明DLC膜降低了2Crl3不锈钢在酸性介质中的腐蚀速度;动电位扫描曲线和金相显微分析说明DLC膜明显改善了2Crl3不锈钢基体抗点蚀、晶间腐蚀等局部腐蚀的能力.     

两种Ni基喷涂层微观组织及性能的研究

利用AC-HAVF喷涂技术在水轮机叶片材料0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备Ni67、Ni60/WC涂层,对两种涂层的微观组织及冲蚀磨损、空蚀性能进行研究.结果表明:涂层主要由Ni-Fe固溶体以及Cr0.19Fe0.7,Ni0.11,Cr26C3,CrB2等相组成,Ni60/WC涂层中还含有WC、M6C(Ni2 W4C或Fe3W3C)等硬质相;涂层与基体结合很好,两种涂层的孔隙率都很低,具有很高的结合强度和硬度;两种涂层的冲蚀磨损性能优异,磨损失重约为0Cr13Ni5Mo基体的20%,较基体有很大程度的提高,但耐空蚀性能较差,低于基体,耐空蚀性能有待提高.     

铬系白口铸铁在液-固两相流中冲刷腐蚀的交互作用

用失重法和电化学法研究铬系白口铸铁在液－固两相液中冲刷腐蚀的交互作用，结果表明：（1）提高白口铸铁铬含量，不仅可以明显减小冲刷腐蚀交互作用失重率，而且显著降低冲刷腐蚀总失重率；（2）纯腐蚀失重率接近纯冲刷失重率的20倍，冲刷腐蚀交互作用失重率约占总失重率的70％，因此在本实验条件下，铬系白口铸铁的失效机理是以腐蚀加速冲刷为主要特征。     

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.     

电磁离心1Cr18Ni9Ti不锈钢的凝固组织与变形性能

采用电磁离心铸造方法制备了1Crl8Ni9Ti不锈钢管坯在电磁搅拌作用下，管坯铸态微观组织被细化，一次枝晶间距为40μm，与普通离心铸造相比减小70％；管坯的室温屈服强度为274MPa、延伸率为77％，分别比普通离心铸造管坯提高23％和28％．实验结果表明：电磁离心铸造可明显提高管坯的塑性加工性能，利用电磁离心管坯可直接进行冷轧1Crl8Ni9Ti不锈钢无缝薄壁管，实验得到的最大减薄率大于91．4％．     

超级马氏体不锈钢在酸性浸滤液中的冲刷腐蚀行为

利用电化学测试技术及质量损失法,研究了超级马氏体不锈钢S-165及316L奥氏体不锈钢在模拟冶金酸性浸滤溶液中的电化学腐蚀性能和在1.56 m/s流速下的液-固两相流(10%H2SO4+5%NaCl+150g/L Al2O3)中的冲刷腐蚀行为。结果表明,316L比S-165不锈钢点蚀电位高,钝化区间宽,耐蚀性能好,但S-165超级马氏体不锈钢的耐冲刷腐蚀性能明显优于316L不锈钢;冲刷腐蚀2 h,316L不锈钢的总腐蚀速率为S-165的3.1倍,冲刷腐蚀持续12 h时,316L总失重率为S-165的2.3倍;冲刷腐蚀过程中316L不锈钢呈现机械磨损促进腐蚀的交互损伤主导破坏,超马钢S-165表现为腐蚀主导破坏,但S-165较高的强度及硬度抑制了腐蚀与冲刷的交互作用,从而获得了较强的冲刷腐蚀抗力。     

冲刷与腐蚀的交互作用与耐冲刷腐蚀合金设计

通过旋转失重实验研究了两种σ相强化的候选材料Ｓ１,Ｓ２和作为对比的３１６Ｌ在１０％Ｈ２ＳＯ４＋１５％刚玉砂介质中的冲刷与腐蚀的交互作用规律及其与耐冲刷腐蚀合金设计的关系。结果表明,低含量,小尺寸的σ相对Ｓ１钢耐蚀性的影响不明显,仅能提高其低流速条件下的抗冲刷性能。相反,高含量大尺寸的σ相能显著提高Ｓ２钢在各种流速条件下的抗冲刷性,从而导致其交互作用和总失重率显著降低,尽管其耐蚀性相对很差,冲刷和腐     

高氮钢和321不锈钢的冲刷腐蚀行为

用喷射式冲刷腐蚀实验研究了高氮奥氏体不锈钢和商用321不锈钢在含砂介质中的冲刷腐蚀行为,并计算了其在冲刷腐蚀条件下的力学和腐蚀交互作用分量。在单相NaCl溶液中静态条件下,高氮钢的耐蚀性能高于321不锈钢,在双相流介质中高氮钢的抗冲刷腐蚀能力亦高于321不锈钢。冲刷腐蚀不但加速了溶液中氧的传质过程,还破坏了不锈钢表面的钝化膜,使不锈钢处于活性溶解状态,以致电化学腐蚀速率增大两个数量级。交互作用中纯力学作用所占的比重最大。     

The effect of post-treatment of a high-velocity oxy-fuel Ni-Cr-Mo-Si-B coating part 2: Erosion-corrosion behavior

In this paper, a study of the erosion-corrosion characteristics of a Ni-Cr-Mo-Si-B coating applied by the high-velocity oxy-fuel (HVOF) process on to an austenitic stainless steel (UNS S31603) substrate are reported. The coatings were studied in the as-sprayed condition, after vacuum sealing with polymer impregnation and after vacuum furnace fusion. The erosion-corrosion characteristics were assessed in an impinging liquid jet of 3.5% NaCl solution at 18 °C at a velocity of 17 m/s at normal incidence in two conditions: (1) free from added solids and (2) containing 800 ppm silica sand. The methodology employed electrochemical control and monitoring to facilitate the identification of the separate and interrelated erosion and corrosion contributions to the erosion-corrosion process. The rates of erosion-corrosion damage were drastically accelerated in the presence of the suspended solids. The application of cathodic protection significantly reduced the deterioration process. The study showed the effect of sealing with polymer impregnation did not significantly alter the erosion-corrosion behavior of the sprayed coating. However, there was a significant improvement in erosion-corrosion durability afforded by the postfusion process. The mechanisms by which the improved performance of vacuum-fused coatings is achieved are discussed.     

AC-HVAF热喷涂非晶和金属陶瓷涂层在压裂液中的冲蚀行为

采用喷射冲蚀与电化学测试相结合方法,对AC-HVAF热喷涂非晶金属和金属陶瓷两种涂层在压裂工况下的冲蚀规律进行了研究,评价了腐蚀和冲蚀的交互作用,分析了耐蚀性和硬度在冲蚀时的主导作用,确定了冲蚀机理。结果表明,硬度决定材料的抗冲蚀性能,硬度高的WC涂层表现出更高的抗冲蚀能力。冲蚀过程中,纯机械冲刷引起的失重占主导作用。交互作用中,涂层由腐蚀引起的增量占比例则较高,提高涂层耐蚀性可以减少交互作用失重,进而提高其抗冲蚀性能。AC-HVAF涂层表面则呈现出脆性冲蚀特征,冲蚀时侧重于固体砂粒对表面的碰撞和切削剥蚀作用。涂层孔隙的降低和粘结相结合强度的提高是提高其在压裂液中抗冲蚀性能的关键。     

AH32钢表面等离子喷涂制备疏水涂层及其耐腐蚀性能研究

目的提高AH32海洋用钢表面的疏水性及耐蚀性,并给出最佳性能的喷涂涂层成分。方法采用大气等离子喷涂技术,在AH32钢表面制备了三种不同成分的涂层。利用微量进样器结合半球法测量了涂层的接触角,并利用Qwen-Wendt公式对涂层的表面能进行了计算,利用扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌,利用表面粗糙度仪测量涂层的表面粗糙度,利用冲刷实验及电化学工作站测量了不同涂层的耐蚀性能,并讨论了不同涂层的疏水机制及相应的腐蚀机理。结果等离子喷涂涂层显著改善了AH32钢的疏水性能。相比而言,等离子喷涂Co基涂层及等离子喷涂Ni基涂层与水的静态接触角达到了130°以上,均具有较好的疏水效果。三种涂层均明显改善了AH32钢的耐海水冲刷腐蚀能力,其中AH32钢基体腐蚀30d后的失重为1.68×10^-2 g/cm^2,等离子喷涂Ni基涂层的腐蚀失重最小,约为4.2×10^-3 g/cm^2。极化曲线测试结果也表明,三种涂层的自腐蚀电位较基体提高了300 mV左右,并且腐蚀电流密度较基体降低了1个数量级以上,另外Co基涂层的腐蚀电流密度高于Ni基涂层的腐蚀电流密度,因此Co基涂层在腐蚀过程中表面会产生较多的羟基基团,导致其与水的静态接触角降低,最终导致其疏水性能下降。结论等离子喷涂Ni基涂层的疏水性能最好,腐蚀速率最小,耐冲刷腐蚀性能最佳,与基体相比,其腐蚀失重减小了1.26×10^-2 g/cm^2。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层在NaOH 溶液中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能

目的 分析超音速火焰喷涂制备的Cr3C2-NiCr涂层在碱性环境中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能,揭示涂层腐蚀及冲蚀腐蚀磨损失效机制。方法 利用超音速火焰喷涂技术在45#钢表面制备Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层,采用光学显微镜、显微硬度仪、碱性环境腐蚀性能试验台、电化学分析仪、冲蚀腐蚀磨损试验机、电子天平、扫描电子显微镜,分别对组织结构、显微硬度、碱性环境下耐蚀性能、耐冲蚀腐蚀磨损性能、冲蚀腐蚀磨损损失质量及表面形貌进行测试。结果 Cr3C2-NiCr涂层呈典型层状结构,内部随机分布着孔隙及氧化物,涂层孔隙率及显微硬度平均值分别为1.3%和817HV0.1。在pH=11的NaOH溶液中,涂层的电化学腐蚀电位为-0.38 V,腐蚀反应生成的氧化物可有效阻止腐蚀继续进行,长期浸泡过程中,腐蚀介质通过裂纹或穿透性孔隙渗入涂层内部直至基体表面,并发生腐蚀反应,形成的腐蚀产物逐渐累积并排出至涂层表面,最终形成体积较大且呈团絮状的腐蚀产物。在碱性腐蚀环境下,腐蚀介质加剧冲蚀磨损中的材料消耗。相同条件下,涂层腐蚀冲蚀磨损损失质量明显小于基体材料,涂层的冲蚀腐蚀磨损失效机制主要有腐蚀产物脱落、硬质颗粒剥落、粘结相磨耗、缺陷处因疲劳裂纹整体脱落。结论 在碱性环境中,Cr3C2-NiCr涂层具有较强的耐腐蚀性能,腐蚀介质能加快涂层冲蚀磨损进程,磨损后表面为非光滑表面,使涂层具有较优的抗冲蚀磨损性能,故Cr3C2-NiCr涂层可显著改善基体表面的综合使用性能。     

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.     

Mo含量对不锈钢在环烷酸介质中腐蚀与中蚀的影响

制备了以316L为基的不同Mo含量的不锈钢，在精制环烷酸和含环烷酸的油中分别进行了静态和冲蚀实验，结果表明，316L基不锈钢在高温环烷酸介质中具有很好的抗腐蚀和冲蚀性能，随Mo含量增加，不锈钢的环烷酸腐蚀速率和冲刷腐蚀速率均逐渐减小，流体冲刷明显加剧不锈钢的环烷酸腐蚀，综合考虑不锈钢的抗蚀性能及机械性能，在设计抗环烷酸腐蚀和冲蚀的新型不锈钢时，Mo含量应保持在5%（质量分数）左右。     

Electrodeposition of multi-layer Pd–Ni coatings on 316L stainless steel and their corrosion resistance in hot sulfuric acid solution

Pd–Ni coating shows good corrosion resistance in strong corrosion environments. However, in complex aggressive environments, the performance of the coatings is limited and further improvement is necessary. The effects of the applied plating current density on the composition, structure and properties of Pd–Ni coatings were studied. By changing the current density in the same bath, multi-layer Pd–Ni coatings were prepared on 316L stainless steel. Scanning electronic microscopy, weight loss tests, adhesion strength, porosity and electrochemical methods were used to study the corrosion resistance of the films prepared by different coating methods. Compared with the single layer Pd–Ni coating, the multi-layer coatings showed higher microhardness, lower internal stress, lower porosity and higher adhesive strength. The multi-layer Pd–Ni coating showed obviously better corrosion resistance in hot sulfuric acid solution containing Cl^?.