直流杂散电流对环氧树脂涂层浸泡失效的影响

利用浸泡试验、电化学测试等技术研究了直流杂散电流对环氧树脂涂层在不同pH和氯离子环境中浸泡失效的影响。结果表明:施加直流干扰会加速环氧树脂涂层失效,在1~5 V直流干扰情况下,随着直流干扰电压的增大,该涂层的吸水量增加,失效更加严重;在直流干扰电压为3 V的中性环境中,该涂层的吸水量最大,但在酸性环境中环氧树脂涂层更容易失效;随着氯离子含量的增大,涂层失效情况加剧,而吸水量呈现先增大后减小的趋势。     

机场供油管线X52钢腐蚀的影响因素

通过极化曲线和电化学阻抗谱研究了交流杂散电流、温度、pH和氯离子含量对天津机场供油管线钢X52钢腐蚀行为的影响。结果表明:在交流干扰情况下X52钢的腐蚀速率要比没有干扰情况下更快,且随着干扰电压的增大而增大;在15V交流干扰电压条件下,改变温度、pH和氯离子含量都会使X52钢的腐蚀速率发生变化,且腐蚀产物不同;此供油管线的最佳保护电位应该在-987~-1 006mV(SCE),且腐蚀控制形式都偏向于阳极控制。     

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格涂层的摩擦学性能

研究了IN718高温合金、WC-6%Co硬质合金和Si(100)基体上深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格涂层的摩擦学性能。研究表明,涂层的生长对基体的类型没有选择性。随着基体硬度的升高,划痕结合力失效临界载荷增大,涂层结合力失效机制由翘曲失效转变为基体/涂层协同变形,未发现涂层的剥落失效。载荷为2N时,磨损机制由磨粒磨损和氧化磨损转变为轻微磨粒磨损。载荷为4 N时,IN 718基体上涂层的磨损机制为严重的氧化磨损,WC-6%Co基体上的涂层的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损,氧化物的产生、堆积和转移导致摩擦系数的波动。     

改性环氧防腐涂层在模拟深海高压环境的失效行为

采用海水压力罐模拟深海高压环境,利用电化学阻抗谱(EIS)、三维视频显微镜和扫描电子显微镜(SEM)等手段,对比研究了改性环氧防腐涂层在常压海水环境和模拟深海高压环境(6 MPa海水压力)下的失效行为。结果表明,试样在深海高压环境下浸泡30 d后,涂层阻抗已降低到105Ω·cm~2;而常压环境下,涂层阻抗仅降低到108Ω·cm~2,深海高压环境促使涂层更快地吸水达到饱和状态,高压环境导致涂层下的金属腐蚀活性面积不断增大,基体金属腐蚀速率不断增加。SEM观察表明,高压导致环氧防腐涂层中的颜填料发生脱附,使涂层/金属基体界面弱化,腐蚀活性表面积增大,从而导致涂层破损和基体腐蚀。     

破损涂层下管线钢的交流电干扰腐蚀行为

构建了带破损点的剥离涂层管道腐蚀模拟实验装置,采用微电极技术研究交流干扰X80管线钢破损/剥离涂层下局部腐蚀行为及规律。结果表明:交流电干扰使涂层破损管线钢电位负向偏移;随交流电密度增大,X80钢的阳极溶解速率增大,腐蚀形态由均匀腐蚀逐渐向局部腐蚀转变;破损点处管线钢发生严重腐蚀,剥离区腐蚀程度稍有减缓;但施加100 A/m~2交流电时,剥离区深处X80钢表面仍出现了较严重的点蚀坑。从交流干扰的整流效应、阳极反应不可逆性及交流电对钢/环境界面双电层结构影响等角度讨论了交流电干扰对涂层破损下管线钢腐蚀行为的影响。     

车用316L不锈钢表面脉冲磁控溅射CrAlN涂层组织和摩擦性能分析

采用高功率脉冲与脉冲直流磁控溅射相结合的方法,在车用316L不锈钢表面制备得到CrAlN涂层,分析了各基体偏压状态下CrAlN涂层的化学成分及其组织和性能的变化。结果表明:当基体偏压提高后,涂层的(111)晶面衍射峰发生了小角度偏移的变化。随着偏压由0V逐渐增大至-25V时,得到的CrAlN涂层硬度和弹性模量分别升到最大值23.2GPa和228GPa。当基体偏压上升后,涂层厚度发生了先增大再降低的变化现象,最小涂层厚度约1.41μm。并且当偏压增大后CrAlN涂层也达到了更大的内应力,最大值出现于-100V,等于2.52GPa。当基体偏压提高后,得到的CrAlN涂层摩擦系数不断降低,从0.49减小为0.31,在0V下达到了最大的磨损率。可以发现,当基体偏压升高后,涂层的磨损作用降低,并且磨痕宽度也变小。     

交变压力环境下KH-550改性氧化石墨烯环氧涂层的失效机制

石墨烯因其优异的力学性能及热化学稳定性、较大的比表面积而在防腐涂层应用中备受关注。采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,研究了改性GO对深海交变压力模拟环境下环氧涂层失效机制的影响。利用TEM和沉降实验观察了GO粉末的分散性及其与环氧树脂的相容性;利用重量法、附着力测试和拉伸测试研究了涂层的防护性能;利用OCP和EIS研究了涂层在交变压力下的失效历程。结果表明：KH550改性GO涂层在抗渗透性、强韧性、附着力等方面均有明显提高。添加改性GO减少了涂层的表面缺陷,更加致密的涂层结构有效阻碍了溶液的扩散。改性GO与环氧树脂结合良好的界面可延缓交变压力的破坏作用,从而延长了涂层在交变压力环境下的使役寿命。     

304不锈钢表面TiN涂层的耐蚀性能

目的 提高304不锈钢的耐腐蚀性能.方法 采用磁控溅射技术在304不锈钢表面沉积TiN涂层,并采用SEM、XRD及GDOES对涂层的表面形貌、成分进行测试.通过极化曲线和电化学噪声技术评价TiN涂层和基体在pH=2.5的3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为,并研究涂层的失效机制.结果 在304不锈钢表面沉积了厚约1μm且均匀、致密的TiN涂层.极化曲线分析表明,基体和TiN涂层试样出现了自钝化和点蚀现象,其中304不锈钢基体的腐蚀电位为-0.41 V,腐蚀电流密度为8.01×10-6 A/cm2,与之相比,TiN涂层的腐蚀电位(-0.28V)明显增大,腐蚀电流密度(6.34×10-8 A/cm2)显著降低.电化学噪声分析显示,在浸泡初期,TiN涂层电极电流暂态峰数量较少,强度较大,噪声电阻较低,而随着浸泡时间的延长,其电流暂态峰数量增加,强度降低,噪声电阻明显大于304不锈钢基体.腐蚀形貌观察表明,304不锈钢和TiN涂层表面均出现了点蚀.结论 TiN涂层能够明显改善基体的耐蚀性能.TiN涂层主要起物理阻碍作用,涂层的主要失效形式是涂层表面的微观缺陷和破裂.     

Si/莫来石/Er_2SiO_5环境障涂层的高温氧化行为

采用化学气相沉积与等离子喷涂相结合的方法在SiC/SiC复合材料基体上制备了Si/莫来石/Er2Si O5环境障涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)与X射线衍射仪(XRD)分析其结构变化,通过氧化试验研究涂层在1350℃与1500℃下的高温氧化行为。结果表明:Si/莫来石/Er2Si O5环境障涂层可在1350℃长时间使用,在1500℃短时间使用。涂层在不同高温下的氧化失效机理不同。1350℃时,涂层氧化失效主要是由于涂层材料与基体材料热膨胀不匹配使涂层中产生了垂直于表面的裂纹,裂纹成为元素扩散通道,加速环境中O元素扩散至粘结层与基体并将其氧化,降低了涂层与基体之间的粘结强度,从而导致涂层脱落。1500℃时,涂层氧化失效主要是元素快速扩散、反应生成大量的气泡状玻璃态物质所致。     

交流干扰对剥离涂层下管线钢腐蚀行为的影响

采用电化学试验和腐蚀形貌观察研究了交流干扰对剥离涂层下X80钢腐蚀行为的影响。结果表明:无交流干扰时,随着试验时间的延长,只有涂层破损点处及距离破损点4cm处试样的自腐蚀电位出现了小幅波动,而远离破损点处试样的自腐蚀电位变化很小,基本处于稳定状态;腐蚀电流密度均有逐渐增大的趋势,且破损点处试样的腐蚀电流密度远远高于其他位置的。施加交流干扰后,随着交流干扰电压的增大,缝隙内金属的自腐蚀电位均有负移的趋势,且离破损点越近,试样的自腐蚀电位受交流干扰的影响越大,缝隙内各点试样的腐蚀电流密度均先减小后增大,破损点处试样的腐蚀电流密度变化较大。交流干扰增加了剥离涂层下试样的腐蚀倾向性及腐蚀速率,且破损点处试样的腐蚀速率受其影响较大,腐蚀形态为局部腐蚀。     

AZ91D镁合金复合涂层在NaCl溶液中的腐蚀行为

利用微弧氧化和化学镀镍在AZ91D镁合金表面制备了复合涂层,采用动电位极化曲线测试和电化学阻抗测试等方法研究微弧氧化和化学镀镍复合涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,复合涂层使基体镁合金的腐蚀电位提高了1.339V,自腐蚀电流密度降低为基体的1/10;在浸泡初期和中期,复合涂层通过阻碍腐蚀介质向基体的传质和腐蚀产物的输运提高了镁合金的耐腐蚀性,经270h的浸泡,复合涂层完全失效。     

涂层厚度对再制造零件失效形式的影响

目的研究不同厚度涂层的再制造零件在弯曲疲劳情况下的失效形式。方法利用电弧喷涂对零件进行再制造处理,并进行四点弯曲疲劳实验,利用扫描电镜对不同厚度涂层的再制造零件断口形貌进行观察,研究不同厚度涂层的疲劳裂纹萌生、扩展以及断裂方式。结果疲劳裂纹萌生形式主要为多源疲劳失效,在疲劳裂纹的扩展过程中,不同平面内扩展的裂纹相交,形成了台阶形貌。当涂层厚度为100、200μm时,裂纹主要萌生于四点弯曲实验中应力最集中的部位,萌生于涂层和基体之间,并逐渐地向涂层和基体扩展,直至试样断裂。而涂层厚度为300、400μm时,裂纹萌生部位主要集中于四点弯曲疲劳试验中应力最大部位的两侧,并呈对称式分布,裂纹在界面处连接,使得涂层和基体产生分层现象,之后分层部位处裂纹沿着基体方向扩展,直至试样断裂。结论涂层厚度不同,整个系统的失效模式也不同。对于较薄的涂层,裂纹模式主要为垂直于涂层-基体界面的裂纹,此时拉伸失效占主导。对于较厚的涂层,界面裂纹为主要的裂纹模式,此时剪切失效占主导。     

5083 铝合金环氧涂层盐水浸泡失效研究

目的研究铝合金基体上环氧涂层在盐水浸泡环境中的电化学阻抗谱变化规律,揭示涂层失效的原因和机制。方法采用电化学阻抗谱技术、红外测试、扫描电镜及能谱分析等方法,研究涂覆在5083铝合金基体上的环氧涂层在盐水浸泡过程中的裂化过程和失效机制。结果在3.5%(质量分数)Na Cl溶液的连续浸泡下,涂层电阻明显下降、电容明显增大,相应的涂层孔隙率和吸水体积百分数均逐渐增加;长期浸泡后,涂层孔隙率和吸水体积百分数均趋于稳定。随着浸泡时间的增加,涂层表面孔洞等缺陷增多,保护作用减弱;涂层内氧元素含量逐渐增加,碳元素含量逐渐减小;涂层内有羟基生成和C—O键的断裂发生。结论环氧涂层中环氧官能基团在电解质溶液中发生水解,水解形成羟基和氨基等亲水基团以及涂层中存在的孔洞等缺陷,进一步促进电解液的渗透,加速涂层的劣化。金属基体表面腐蚀反应会促进涂层与基体的剥离,腐蚀产物在涂层内的累积,也会导致涂层内孔隙和缺陷增多,促进涂层劣化。     

环氧防腐涂料在模拟海水干湿交替条件下的失效过程

用电化学阻抗谱(EIS)、附着力测试、Fourier红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了环氧防腐涂层在干湿交替及全浸泡环境下的失效过程。结果表明,干湿交替环境中环氧防腐涂层前期的防护效果较好,涂层后期失效快于全浸泡环境下的失效速率;环氧防腐涂层在干湿交替环境下失效的原因是由于涂层交替的吸水和失水过程使得涂层孔隙率增大,对涂层造成机械损坏,使得涂层内部及表面开裂,最终导致附着力降低,涂层大面积起泡失效。     

粉煤灰与表面涂层对混凝土抗氯离子侵蚀能力的影响

试验了不同掺量下单掺粉煤灰、表面涂层材料(环氧树脂或聚合物水泥基防水材料)以及两者共同作用对混凝土抗氯离子侵蚀能力的影响,分析了粉煤灰改善混凝土抗氯离子渗透性能的机理。研究结果表明:粉煤灰和表面涂层均可显著地提高混凝土的抗氯离子渗透能力;粉煤灰的改善效果随着掺量的增加而增加;环氧树脂的作用效果比聚合物水泥基防水材料更明显;粉煤灰与表面涂层材料结合使用效果更优;粉煤灰的火山灰效应、填充效应以及对氯离子的初始固化能力是改善混凝土抗氯离子渗透性能的三个重要因素。     

界面改性对SiCf/Cu基复合材料热膨胀性能的影响

研究了SiCf/Cu基复合材料分别在有无Ti6Al4V界面改性涂层两种情况下的纵向热膨胀行为,并采用扫描电镜对热循环后的试样进行显微形貌观察。结果表明,界面结合强度对纤维增强金属基复合材料的纵向热膨胀行为有很大影响。对于没有Ti6Al4V涂层的复合材料,其热膨胀行为不稳定,在经历连续两次热循环后,其纵向均表现为正的残余应变,原因是基体发生了严重的界面脱粘、滑移和膨胀;而对于有Ti6Al4V涂层的复合材料,其纵向热膨胀系数明显减小,两次热循环后其尺寸保持稳定,纤维/基体界面结合也保持稳定。     

EB-PVD工艺中粘结层较薄时热障涂层失效分析

采用EB-PVD工艺在高温合金基体上制备了粘结层厚度为12 μm左右的YSZ热障涂层,分析粘结层较薄情况下涂层体系的失效模式.通过循环氧化实验发现涂层体系有一定的抗氧化性能,但是寿命较短,且无明显分布规律.采用SEM对试样不同时期微观形貌进行观察,发现试样在热处理之后形成的TGO不够致密,不能有效阻止氧朝基体方向的扩散,使粘结层内部被氧化,导致涂层体系失效.     

环境障涂层失效机理研究进展

环境障涂层涂覆在SiC/SiC复合材料表面,阻止或减缓水蒸气对基体材料的腐蚀,提高SiC陶瓷基复合材料的服役温度与寿命。环境障涂层使用温度高,所用材料一般为脆性陶瓷类材料,极易发生损伤失效,其失效机理研究伴随整个材料体系的发展过程,与服役环境密切相关。本研究主要综述环境障涂层在高温氧化、热冲击及水氧耦合典型工作环境下的失效机理研究进展。结果表明:环境障涂层失效除了与涂层各层的稳定性有关,还受各层之间的相容性影响;建议今后新型涂层研制中关注各层之间的反应。     

不同体系中缺陷大小对有机涂层失效形貌的影响

分别在刷涂于铁基体、Al电弧喷涂层和Zn-Al-Mg-RE电弧喷涂层表面的有机涂层中制备了大小不同的人工缺陷,观察了各体系进行电化学交流阻抗(EIS)测试后有机涂层的失效形貌及缺陷处腐蚀产物的微观结构,并分析了各体系的失效机制.结果表明,对于在铁基体和Al电弧喷涂层表面刷涂有机涂层体系,缺陷尺寸越小,有机涂层失效越严重,主要是因为缺陷大小影响腐蚀产物向腐蚀介质中的扩散造成的;对于在Zn-Al-Mg-RE电弧喷涂层表面刷涂有机涂层的体系,缺陷尺寸大小对有机涂层失效形貌的影响不大,主要是因为在人工孔隙中生成了微观结构致密的腐蚀产物造成的.     

BI@ZIF-8/EP涂层的制备及在深海压力下的防护性能研究

目的 制备负载苯并咪唑(BI)的BI@ZIF-8粒子,研究BI@ZIF-8/EP涂层在2种静水压力下的失效行为。方法 制备并表征BI@ZIF-8粒子。制备BI@ZIF-8/EP涂层,在常压(0.1 MPa)和模拟深海压力(6 MPa)开展浸泡实验。通过微观形貌、失光率、色差、附着力、红外光谱、电化学阻抗谱等手段进行涂层失效行为对比分析。结果 成功制备了BI@ZIF-8粒子;在相同压力条件下,BI@ZIF-8/EP涂层具有更高的附着力和阻抗值;同种涂层在6 MPa下退化更加严重,附着力和阻抗值下降速率增大;随着浸泡时间的延长,6 MPa下BI@ZIF-8/EP涂层中的BI特征峰强度明显减弱,2种涂层的主要特征峰强度均有下降。结论 ZIF-8粒子中的咪唑基,能增加环氧涂层交联密度,降低侵蚀性粒子渗透速率;高静水压能显著加速侵蚀性粒子向涂层内部的扩散,并加速有机涂层失效进程;BI分子和2-Melm分子中N原子的孤电子对与Fe原子的空轨道能在金属基体表面形成吸附膜,并且Zn²⁺和OH⁻能在金属基体表面形成沉积膜,有效减缓了金属腐蚀。此外,2种涂层的退化机制不受静水压力升高的影响。