经等离子体源渗氮的奥氏体不锈钢耐蚀性能研究

对AISI 316奥氏体不锈钢进行了450℃×6 h的等离子体源渗氮,获得了厚度约为17μm、氮浓度高达20%(原子分数)的面心立方γ_N相渗层。采用阳极极化和电化学阻抗谱(EIS)研究了γ_N相在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,γ_N相的阳极极化曲线呈现出活化溶解-自钝化-过钝化溶解过程,γ_N相未发生点蚀。与奥氏体不锈钢原材料相比,γ_N相的自腐蚀电位高226 mV,钝化电流密度低了近一个数量级。钝化膜电化学阻抗谱的容抗弧直径增大,相位角变宽,采用等效电路R_s-(R_(ct)//CPE)拟合的电荷转移电阻R_(ct)增大,双电层电容C_(dl)降低,耐蚀性能显著提高。随着渗层浸入3.5%NaCl溶液中的时间的延长,γ_N相钝化膜的耐蚀性改善,发生点蚀的倾向性减小。     

等离子体源渗氮304L奥氏体不锈钢改性层的耐蚀性能

采用等离子体源渗氮技术经450℃×6 h在304L奥氏体不锈钢表面获得了厚度约为15μm、峰值氮浓度高达25 at%的单一面心结构的γΝ相改性层。研究了γΝ相改性层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,分析了其钝化膜的化学组成,并与原始304L不锈钢相比较。结果表明:γΝ相改性层的阳极极化曲线未发生明显的点蚀击穿,自腐蚀电位比原始不锈钢提高了323 m V(SCE),维钝电流密度低一个数量级。γΝ相钝化膜的EIS与原始不锈钢钝化膜相比,其容抗弧直径增大,相位角平台变宽,采用等效电路Rs-(Rct//CPE)拟合的电荷转移电阻Rct由原始不锈钢3.05×10~4Ω·cm~2增至1.98×105Ω·cm2,计算的双电层电容Cdl由313μF/cm~2降低至70.3μF/cm~2。γΝ相钝化膜具有双层结构,外层是Fe、Cr氢氧化物和氧化物构成,内层以Cr_2O_3为主,N主要以离子键类型的Fe Nx和Cr Nx形式存在。与原始奥氏体不锈钢相比,γΝ相钝化膜更加致密,具有保护性的Cr_2O_3阻碍层增厚,增强了γΝ相改性层的耐蚀性能。     

Fe32Mn3Al7Cr反铁磁精密电阻合金激光熔凝层的抗蚀性研究

采用HF-4工业用横流CO2激光照射Fe32Mn3Al7Cr反铁磁精密电阻合金,进行激光表面熔凝抗腐蚀改性。研究Fe32Mn3Al7Cr合金激光熔凝层的显微组织、相结构,显微硬度和抗蚀性。合金激光熔凝层具有细密均匀的单相奥氏体组织,依次由细小等轴胞状组织区、柱状组织区与热影响区组成,熔凝层厚度约为650 mm。激光熔凝层的显微硬度HV0.5 N约为16 GPa,较合金基体提高1倍。在1 mol/L Na2SO4溶液中,激光熔凝层距表面深度100和350 μm的阳极极化曲线,均呈现无活化-钝化转变区的自钝化特征,自腐蚀电位Ecorr由原始合金的–658 mV(SCE) 分别增至–420和–478 mV(SCE),致钝电流密度ipp由2.9 μA/cm2分别降至1.3和1.0 μA/cm2,等轴胞状组织和柱状组织的激光熔凝层具有相近的抗均匀腐蚀性能。在pH=14的0.1 mol/L NaCl 溶液中,激光熔凝层的阳极极化曲线由原始合金的钝化-孔蚀击穿过程转变为钝化-过钝化溶解过程,无孔蚀发生。激光熔凝层在1 mol/L Na2SO4溶液中的电化学阻抗谱(EIS),较原始合金的容抗弧直径及|Z|值增加,相位角平台变宽,利用等效电路Rs-(Rt//CPE)拟合的激光熔凝层的极化电阻Rt由原始合金的13.8 kΩ·cm2增至38.7 kΩ·cm2,计算的有效电容CB则由32.5 μF/cm2降至19.7 μF/cm2。连续激光熔凝改性的Fe32Mn3Al7Cr反铁磁精密电阻合金的抗蚀性显著提高     

304不锈钢在硝酸环境中的腐蚀电化学行为

采用极化曲线和电化学阻抗谱研究了硝酸温度和含量对304不锈钢耐蚀性能的影响。结果表明,在钝化电位下,304不锈钢在硝酸溶液中的阻抗呈现容抗特征,阻抗值达到104Ω·cm2,形成的钝化膜致密完整,随着温度的升高,阻抗值和相位角都减小,局部腐蚀加剧。高温和高含量均会促进钝化膜的溶解,进而加速304不锈钢在硝酸中的腐蚀。     

γ_Ν相在硼酸溶液中钝化膜的组成及其半导体特性研究

采用等离子体源渗氮技术在AISI 304L奥氏体不锈钢表面制备高氮面心结构的γ_Ν相层。利用AES和XPS分析了γ_Ν相层在p H值为8.4的硼酸溶液中钝化膜的化学组成,借助Mott-Schottky方程分析了γ_Ν相层钝化膜的半导体特性。结果表明:γ_Ν相层钝化膜具有双层结构,外层由Fe、Cr氢氧化物和氧化物构成,呈现出n型半导体特性;内层主要以Cr2O3为主,呈现出p型半导体特性,并且N以Fe Nx和Cr Nx形式存在于钝化膜内。与原始不锈钢钝化膜相比,γ_Ν相层钝化膜内施主浓度和受主浓度更低,平带电位负移,说明其钝化膜致密性更好,腐蚀速率更低。     

电解液对 2A12 铝合金硬质阳极氧化膜层性能的影响

目的对硫酸、混合酸电解液体系中制备的2A12铝合金硬质阳极氧化膜层性能进行研究,找出混合酸电解液体系对2A12铝合金硬质阳极氧化过程的影响机理,为改善膜层的耐蚀性能提供一种思路。方法通过对膜层厚度、显微硬度、微观形貌、极化曲线、交流阻抗试验结果进行分析,研究不同电解液对2A12硬质阳极氧化膜层性能的影响。结果在有机酸的活性吸附作用下,混和酸电解液解决了硫酸电解液制备2A12铝合金硬质阳极氧化膜存在的厚度、硬度不均匀及烧蚀现象,制备的膜层厚度范围为35~38μm,硬度范围为386~407HV0.05,具有厚度和硬度分布均匀、离散性小的特点。极化曲线及电化学交流阻抗分析表明,混合酸电解液体系中制备的2A12铝合金硬质阳极氧化膜层未进行封孔处理时,膜层的自腐蚀电位为-619.93 m V,阻挡层电阻为1.4×105Ω·cm2;封孔处理后,膜层的自腐蚀电位为-74.69m V,阻挡层电阻为2.376×106Ω·cm2。这说明封孔处理能够改善阻挡层的质量,显著提高膜层的耐腐蚀性能。结论采用混合酸电解液体系能够稳定制备出2A12铝合金硬质阳极氧化膜层,制备的膜层应进行封孔处理。     

电化学合成聚吡咯及其腐蚀防护性能研究

    采用循环伏安法在304不锈钢(304SS)基体上电化学合成聚吡咯(PPy)膜层,并通过Tafel极化曲线、电化学交流阻抗谱法(EIS)研究聚吡咯膜层的腐蚀防护性能.结果表明,聚吡咯膜层使304不锈钢基体的自腐蚀电位正移60 mV,腐蚀电流密度由10^-6 A/cm² 变化到 10^-7 A/cm²;覆有聚吡咯膜层的304不锈钢在腐蚀液中浸泡的过程中,由于聚吡咯的氧化还原能力,在金属表面加速钝化层的形成及修复破坏的钝化层,进一步提高了金属的抗腐蚀性能;聚吡咯膜层的防腐机制归结为物理屏蔽作用和钝化机制.     

5083铝合金微弧氧化膜的制备及腐蚀特性

以硅酸盐溶液为电解液,测量了5083铝合金微弧氧化膜的生长曲线.分析了氧化膜的结构、成分和相组成,并通过盐雾腐蚀试验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测量,评估了微弧氧化表面处理前后试样的腐蚀特性.微弧氧化初期,电流密度快速下降,膜层主要是向外生长,膜层粗糙度快速增加.氧化30 min后电流密度逐渐降低,膜层逐渐变为向内生长为主.5083铝合金微弧氧化膜由γ-Al2O3和少量莫来石相(3Al2O)3·2SiO2)组成,莫来石主要分布在膜外层中.微弧氧化表面处理的5083铝合金腐蚀电流密度减小2个数量级,电化学阻抗模值|Z|增加,耐腐蚀性能得到了显著的改善.此外,由EIS图谱证实,内层膜致密性对微弧氧化膜耐蚀性起决定作用.     

热镀锌钢表面硅烷膜的腐蚀电化学性能

将热镀锌钢板在7 %(体积比)、pH＝4的乙烯基三甲氧基硅烷溶液中40 ℃下处理2 min,获得了硅烷膜试样.应用极化曲线和电化学交流阻抗谱(EIS)评价了硅烷膜在5 % NaCl溶液中的耐蚀性能,采用俄歇电子能谱(AES)分析了膜层的成分和结构特性.结果表明,硅烷膜主要由C、O、Si等元素组成,硅烷分子并非是简单地以物理吸附的方式存在于热镀锌层上,而是通过Si-O-Zn键使得硅烷界面层与热镀锌层紧密结合在一起.硅烷膜能同时抑制Zn腐蚀过程中的阳极和阴极反应,其极化阻抗值Rp可达5.53 kΩ·cm2.硅烷膜的低频与高频容抗弧几乎合成一个弧,表明腐蚀过程中硅烷膜层已经很致密,界面电容很大,Cl﹣难以通过膜层间隙到达Zn基体表面.     

镀铝锌彩涂板与镀锌彩涂板耐蚀性能对比研究

目的：研究热浸镀彩涂板常用金属镀层（铝锌合金镀层与纯锌镀层）对彩涂板耐蚀性能的影响。方法通过断面金相、SEM及EDS能谱、循环腐蚀试验和电化学阻抗测试(EIS)等方法,全面对比研究相同单面镀层厚度的镀铝锌与镀锌彩涂板的耐蚀性能。结果在长达250个循环（共计2000 h）的腐蚀试验中,镀锌彩涂板出现了严重的红色锈迹,而镀铝锌彩涂板并未出现明显腐蚀。在 EIS 测试中,两种彩涂板最初的阻抗值约为2×109Ω· cm2,浸泡2 d后镀锌彩涂板阻抗值急剧下降至1.165×108Ω· cm2;浸泡前期,镀铝锌彩涂板阻抗值缓慢下降,15 d后从6.979×108Ω·cm2急剧下降至2.984×107Ω·cm2。EIS等效电路拟合参数表明,镀铝锌彩涂板的电荷转移电阻比镀锌彩涂板高,相应的双电层电容低。SEM和EDS测试结果显示,铝锌合金镀层由底层合金层和外层的富铝和富锌的两相结构组成,而纯锌镀层则由底层合金层和外层纯锌层组成。结论铝锌合金镀层具有独特的富铝和富锌两相结构,使得同等镀层厚度的镀铝锌彩涂板比镀锌彩涂板具有更高的耐蚀性能。     

热老化对核电阀杆用17-4PH钢电化学腐蚀性能的影响

为了研究热老化时长对核电阀杆用17-4PH不锈钢电化学腐蚀性能的影响,在温度350℃、压力16.5 MPa下对17-4PH钢开展加速热老化试验,采用PARSTAT 2273电化学工作站和扫描电镜(SEM)研究了经不同时长热老化17-4PH钢在0.6M氯化钠溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明,随热老化时间的延长,17-4PH钢的开路电位OCP、自腐蚀电位Ecorr和点蚀电位准b负移,自腐蚀电流Icorr和钝化电流Ip增大,电荷转移电阻Rct减小,双电层电容Cdl增大。经不同时长热老化后,17-4PH钢在0.6 M氯化钠溶液中的表面活性增加,钝化膜溶解速率增加,腐蚀反应阻力减小,耐腐蚀性能降低。SEM结果表明,不锈钢中的第二相不仅会导致不锈钢内部形成腐蚀微电池,加速腐蚀速率,还破坏了不锈钢表面钝化膜的完整性,导致不锈钢耐腐蚀性能下降。     

激光熔覆铁基合金涂层在HCl溶液中的腐蚀行为

采用激光熔覆方法在30CrMo合金钢表面制备了一种铁基合金耐腐蚀涂层,利用EIS、极化曲线、浸泡腐蚀实验等测试方法,结合XPS研究了该涂层在0.5 mol/L HCl溶液中的腐蚀行为,并与304不锈钢和30CrMo钢进行对比。电化学结果表明,在0.5 mol/L HCl溶液中,与30CrMo钢相比,铁基合金涂层极化曲线出现了明显的钝化区,且具有较低的腐蚀电流密度和较高的自腐蚀电位,熔覆层的耐腐蚀性能显著提高。与304不锈钢相比,铁基合金涂层维钝电流略微变小,钝化区变宽,其耐蚀性与304不锈钢相当。涂层钝化膜主要由Cr_2O_3、FeCr_2O_4和MoO_3组成,涂层具有优良耐蚀性能的本质原因是复合氧化膜的钝化作用对腐蚀介质产生机械阻隔作用。     

316L不锈钢在含Cl-高温醋酸溶液中的电化学行为

316L不锈钢试样在空气中放置24 h后在含Cl-醋酸溶液(0.2%KCl,60%的醋酸,85℃)中能自钝化,自腐蚀电位为100 mV;经阴极极化后的试样在实验周期内在含Cl-醋酸溶液中不能自钝化,其自腐蚀电位为(-242±3)mV;经阳极极化形成的钝化膜比在空气中自然形成的钝化膜更致密.测试了空气中钝化24 h以及阴极极化、阳极极化后,试样在醋酸溶液中自腐蚀电位随时间变化的曲线;结合阴极、阳极极化曲线,SEM观察和XPS成分分析,发现Cr是组成钝化膜并增加钝化膜稳定性的重要元素,而Mo是在钝化膜发生活性溶解或者被击穿时于表面富集的元素,可导致该区域电位升高,从而阻止腐蚀发生.初步探讨了316L不锈钢在含Cl-醋酸溶液中的腐蚀电化学行为和点腐蚀发生的机理.     

超声空化下不锈钢钝化膜的半导行为

采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和电位电容法,在静态和超声波空化的条件下,研究了不锈钢在1 mol/L HCl溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明,静态条件下,0Cr13Ni5Mo和1Cr18Ni9Ti不锈钢均发生了钝化,钝化膜呈多层结构分布;空化条件下,钝化膜的稳定性降低,半导特性发生反转.静态条件下,0Cr13Ni5Mo不锈钢钝化膜的半导特性是p-型;空化使半导特性转变为n-型.静态条件下,在低电位区1Cr18Ni9Ti不锈钢钝化膜的半导特性是n-型,在高电位区是p-型;空化条件下,在低电位区1Cr18Ni9Ti不锈钢钝化膜半导特性显示p-型,在高电位区显示n-型.钝化膜半导性质转变的差异与其Fermi能级的高低相关.     

耐指纹和钝化处理镀铝锌板的耐蚀性能对比研究

通过腐蚀速率的测定、极化曲线、电化学阻抗谱 (EIS) 和扫描电镜 (SEM) 等分析测试手段对镀铝锌板耐指纹膜和钝化膜的耐蚀性能进行了系统地对比分析。结果表明：耐指纹膜试样由于表面致密,比钝化膜试样具有更高的耐蚀性能。在3.5%NaCl溶液中,耐指纹膜试样的腐蚀速率是钝化膜试样的0.553倍;极化曲线测试中,耐指纹膜试样的阳极反应和阴极反应相对于钝化膜试样均受到不同程度的抑制,其腐蚀电流和极化电阻分别是钝化膜试样的0.041倍和9.198倍;EIS测试中,耐指纹膜试样的阻抗值比钝化膜试样高出约一个数量级。     

022Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢选择性腐蚀行为与两相组织的关系研究

采用电化学测试、热力学计算以及SEM、AES和XPS分析等方法研究了022Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢选择性腐蚀行为与两相组织的关系。结果表明:022Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢阳极极化曲线具有明显的"活化-钝化-过钝化"三段特征;在活化向钝化转换区间,存在两个阳极活化峰并分别对应-236～-238 mV的γ相溶解电位E_h和-287～-294 mV的α相溶解电位E_l;022Cr25Ni7Mo4N钢具有更高的E_l电位、更低的E_h电位及更小的阳极活化电位差ΔE,这与该钢较小的两相PREN差值相关;增加Cr、Mo、N含量可同时提升实验用钢α、γ两相PREN值,25.4%Cr,4.8%Mo和0.28%N (质量分数)成分条件下,两相间PREN值均可实现平衡;实验钢钝化膜中Cr主要以Cr_2O_3氧化物存在,α相处钝化膜过渡区宽度较γ相处的更窄。     

柠檬酸钠对AZ31镁合金阳极氧化膜耐蚀性的影响

研究了在电解液100g/LNa28407,50g/LNaA102中,加入不同浓度柠檬酸钠对阳极氧化膜层微观结构及耐腐蚀性能的影响.通过SEM和极化曲线分别研究了AZ31镁合金阳极氧化膜的表面形貌和耐蚀性.结果表明:当柠檬酸钠加入量为10g/L时,氧化膜层均匀、致密,孔径明显减小;从极化曲线可以看出,自腐蚀电位Ecorr为-0.614V,自腐蚀电流密度icorr为17.09μA·cm-2当电位在-0.478V～ 0.043V时,膜层发生钝化,当电位达到0.043V以后,发生了二次钝化,说明柠檬酸钠加入量为10g/L时,膜层在3.5%NaCI溶液中出现钝化膜破裂后自修复的现象.     

ZK60镁合金磷酸盐及锡酸盐化学转化膜

为了提高ZK60镁合金的耐腐蚀性能,利用磷酸盐溶液或锡酸盐溶液,考察了在ZK60镁合金上形成磷酸盐或锡酸盐化学转换膜的工艺条件及膜层的耐蚀性能。通过改变处理时间和温度,可以得到性能不同的转换膜。通过电化学阻抗谱技术和极化曲线技术研究转化膜的耐腐蚀性能,利用扫描电镜研究其微观结构。结果表明:在磷酸盐溶液中,当处理温度为50℃时,磷化30min后试样的电荷转移电阻(Rct)为224.03Ω·cm2;当温度为80℃,反应时间为45min时,所得转换膜的Rct为377.67Ω·cm2,阻值最大,耐腐蚀性能最好;对于锡酸盐化学转化膜,90℃下,处理60min的膜层耐蚀性能最好,其Rct为388.32Ω·cm2,与磷酸盐化学转化膜相比,两种膜的保护性能相差不大。     

四种不锈钢在含不同浓度Cl~-的高炉煤气管道冷凝模拟液中的腐蚀行为

采用电化学阻抗谱(EIS)、动电位极化曲线、循环极化曲线(CP)研究了316L,2205,254SMo和2507不锈钢在含不同浓度Cl-的高炉煤气管道冷凝模拟液中的腐蚀行为。结果表明,随着Cl-浓度的增加,该四种不锈钢电极的电荷转移电阻均逐渐减小,其中2507不锈钢电极的电荷转移电阻最大,其次为254SMo不锈钢,而316L不锈钢的最小。316L不锈钢电极的极化曲线没有钝化区,腐蚀电流密度较大;254SMo和2507不锈钢电极的极化曲线存在明显的钝化区,显示较好的耐蚀性。254SMo和2507不锈钢电极的循环极化曲线中的折回段几乎沿原曲线逆向变化,显示其表面钝化膜破坏后的修复能力强;2205不锈钢回扫电流始终大于正扫电流,其钝化膜修复能力相对较差。     

2507双相不锈钢在电解海水防污环境中的腐蚀钝化行为

通过开路电位、动电位极化曲线、恒电位极化曲线、Mott-Schottky曲线和腐蚀形貌观察等研究了2507双相不锈钢在电解海水防污环境中的腐蚀行为和钝化行为。结果表明：2507双相不锈钢在电解海水防污环境中的腐蚀形式是点蚀；随着NaClO质量浓度的增大，NaClO水解导致溶液pH值升高，阻碍溶解氧的阴极去极化过程，减缓阳极氧化溶解速率，开路电位和自腐蚀电位增加，腐蚀倾向性降低；而NaClO阻碍钝化膜生成过程，钝化区间减小，载流子密度增大，钝化膜屏蔽性能下降，阻抗半径减小，腐蚀电流密度增大，点蚀孔数量增多，孔径深度增大，耐腐蚀性能下降。