不锈钢载波氧化膜/聚噻吩复合膜的制备及耐蚀性能研究

采用红外光谱、扫描电镜与原子力显微镜表征了304不锈钢载波氧化膜/聚噻吩复合膜,通过电化学测试技术考察了复合膜的耐蚀性能。结果表明:通过载波钝化后在304不锈钢氧化膜上电沉积聚噻吩(PTH)膜,制备了304SS/氧化膜/PTH的复合膜,膜层致密。复合膜中的PTH层的分子结构按α-α′规则连接,并具有良好的电化学氧化还原可逆性。复合膜的电导率在5～10S/cm的范围内。304SS/PTH和304SS/AV800/PTH,304SS/AV1020/PTH复合膜的界面结合强度分别为0.81,4.98MPa和5.10MPa。在1M H2SO4溶液中耐蚀性能测试结果,两种复合膜的腐蚀电位正移0.80V,使304不锈钢基体保持在钝化状态,抑制了304不锈钢基体的阳极活性溶解,提高了耐蚀性能。比较而言,由于304SS/AV1020表面多孔性与PTH膜形成多孔氧化物的嵌合层,使得304SS/AV1020/PTH复合膜的电化学、电学及界面结合强度均优于304SS/AV800/PTH复合膜。     

显色法检测表征304不锈钢的疲劳损伤过程

采用显色法对304不锈钢疲劳过程的表面损伤进行颜色检测及表征,结合扫描电镜观察,分析了不同损伤阶段的显色特征,以及表面粗糙度和应力幅对显色检测结果的影响。结果表明:随着试样变形程度的增大,显色经历了大面积均匀显色、局部区域显色和带状显色3个阶段,分别对应了表面钝化膜破坏及微裂纹萌生、主裂纹形成和长裂纹扩展3个阶段;试样表面越粗糙、疲劳试验应力幅越大,显色检测值也越大。     

不锈钢钝化膜质量检测方法的比较

及时准确地测出不锈钢表面钝化膜的状况对提高其耐蚀性非常重要,现有检测方法有多种,检测结果并不一致.采用铁氰化钾一硝酸法(蓝点法)、硫酸铜试验法和电化学极化曲线法分别对304、316L2种不锈钢材料的去钝化表面、自然钝化表面、化学钝化表面进行抗蚀性能检测,并讨论了各种检测方法的优缺点和适合使用的范围.     

模拟冷却水中304不锈钢的耐蚀性影响因素研究

用电化学方法研究了Cl^-、S^2-、NO3^-、温度以及某电厂水质稳定剂对304不锈钢耐蚀性的影响。极化曲线表明：在[Cl-]／[SO4^2-]约为0．56时，点蚀电位开始下降，并随着Cl-浓度的增大逐渐降低；S2-的加入使钝化电流显著增大；NO3-浓度增加使点蚀电位逐渐升高；溶液温度的提高使点蚀电位降低，钝化电流也有所增大，钝化膜的耐蚀性降低;实验表明采用的某厂水质稳定剂可引起304不锈钢点蚀电位的下降。Mott-Schottky图显示S2-浓度的增加使体现p-型半导体(氧化铬)性质的直线段发生较大变化，说明硫离子影响了铬氧化物的性质。     

等离子体钝化316L不锈钢抗点蚀性能研究

本文运用冷弧空气等离子体射流技术处理316L不锈钢表面,分别采用俄歇能谱、阳极极化和FeCl3加速腐蚀实验等研究316L不锈钢表面所形成钝化膜的成分、结构和抗点蚀性能。研究表明:316L不锈钢表面经空气等离子体射流氧化处理后,点蚀电位和开路电位与未经处理的样品相比提高400mV;点蚀坑的数量、直径和深度明显降低;316L不锈钢表面钝化膜的厚度大幅提高,从而提高基体的耐点蚀能力。     

直流磁控溅射非晶碳膜的导电性和耐蚀性

用直流磁控溅射技术在304不锈钢基体上制备导电非晶碳膜,重点研究了基体偏压对非晶碳膜微结构、导电性和耐蚀性的影响。结果表明:与纯不锈钢双极板相比,经非晶碳膜表面改性的不锈钢表面的导电性和耐蚀性均大幅度提高。当基体偏压为-200V时在质子交换膜燃料电池组装典型压力(1.5MPa)下非晶碳膜的sp2含量最高,使改性不锈钢双极板具有最低的接触电阻(16.65mΩ·cm2);在模拟质子交换膜燃料电池工作环境的腐蚀溶液中镀膜后不锈钢板的腐蚀电位显著提高,腐蚀电流明显下降。尤其在偏压-200V下薄膜具有最佳的致密性,腐蚀电位为0.25V,腐蚀电流密度为1.22×10-8A/cm2,耐蚀性能最佳。     

化学镀镍磷层氯酸盐钝化膜的耐蚀性能及耐蚀机理

铬酸盐钝化可以提高薄的化学镀镍层的耐蚀性,防止镀层在空气中变色。为消除铬对环境的影响,开发了无铬钝化工艺。常温下,将化学镀镍磷试样浸入无铬钝化液中浸泡3 min,在镀层表面制备了无色钝化膜。通过孔隙率测试、盐雾试验、极化曲线、扫描电镜及XPS能谱分析,对钝化膜的耐蚀性和成膜机理进行了研究。结果表明:镀层经钝化后耐变色性能获得极大提高,孔隙率由45个/dm2降低到3个/dm2;自腐蚀电位从-407 m V正移至-303 m V;自腐蚀电流密度降低了1个数量级以上;中性盐雾试验暴露100 h后保护评级由5级提高至10级。由此可见:钝化膜显著降低了化学镍磷镀层的孔隙率,并大大提高了化学镀镍层的耐蚀性。最后通过XPS发现,钝化膜主要物相组成为Ni O和Ni(OH)2。     

浓硫酸中304不锈钢焊接接头腐蚀行为的电化学研究

为了给应用于浓硫酸工业生产的304不锈钢管道的防护提供指导,采用电化学阻抗谱法与动电位扫描法研究了304不锈钢焊接接头各个区域在质量分数为98%的浓硫酸中不同温度下的腐蚀行为。结果表明:304不锈钢焊接接头在浓硫酸中的腐蚀形式以点蚀为主。在相同条件的浓硫酸介质中,焊接接头各区域耐蚀性优劣依次为:基材、焊缝、热影响区,焊接过程对不锈钢的腐蚀起到促进作用。随着硫酸介质温度的逐渐升高,基材的钝化膜比较稳定,而焊缝与热影响区的钝化膜会发生破裂;并且各区域的自腐蚀电流与腐蚀速率会逐渐增大,耐腐蚀性逐渐下降。     

不锈钢双极板低温等离子氮化后的性能

为了减轻质子交换膜燃料电池(PEMFC)的质量,降低其生产成本,实现其商业化,以不锈钢取代传统的双极板材料石墨,对304不锈钢进行低温等离子氮化,研究了氮化后的不锈钢在模拟PEMFC环境中的电化学腐蚀行为以及在电池工作电位下的接触电阻。结果表明:在低温等离子渗氮过程中不锈钢表面生成了面心立方结构的氮过饱和固溶体(γN相)氮化层,一定程度上改善了不锈钢在模拟PEMFC环境中的耐均匀腐蚀能力;以PEMFC工位电位恒电位极化时,氮化后的不锈钢表面生成了稳定的钝化膜,通入O2更易于使氮化后的不锈钢钝化;氮化后的304不锈钢的表面接触电阻远低于基体,电化学性能和电性能接近于石墨双极板,基本能满足PEMFC双极板的使用要求。     

正火处理对304和304L不锈钢在硝酸中耐蚀性的影响

开展热处理对304和304L不锈钢在硝酸中耐蚀性的影响研究,可为不锈钢现场使用过程中的焊接和热处理提供指导.利用正火处理模拟不锈钢在焊接或者热加工过程的受热过程,考察304和304L不锈钢在硝酸中的耐蚀性随受热温度和时间的变化规律.利用电化学动电位再活化法(DL-EPR)与交流阻抗谱法(EIS)研究了不同正火处理条件对304和304L不锈钢在硝酸中耐蚀性的影响.结果表明:2种材料经650℃正火处理后敏化度均为最大值.经900℃正火处理后,304不锈钢的晶粒略有减小,敏化度与未经正火处理的试样相比略有增大,304L不锈钢的晶粒略有增大,敏化度与未经正火处理的试样相比略有减小.304和304L不锈钢经650℃正火处理后,在硝酸介质中其钝化膜的保护能力变差.随保温时间的延长,其在硝酸中的耐蚀性也逐渐降下降.     

载波不锈钢钝化膜稳定性的研究

在直流电位的基础上中一个方波电位对不锈钢电极进行钝化，通过改变方波脉冲宽度，幅值，阴阳极脉冲比等参数，用阳极极化曲线，电位衰减曲线，阴极还原曲线对钝化膜性质进行评价，选出最佳钝化条件。     

S32750超级双相不锈钢在低温模拟海水中的腐蚀行为

为了考察S32750超级双相不锈钢(SDSS)在低温海水中的腐蚀性能,通过浸泡试验、动电位极化和电化学阻抗等方法,研究了S32750 SDSS和316L不锈钢(316L SS)在5℃的模拟海水(质量分数为3.5%Na Cl)中的腐蚀行为,采用Mott-Schottky曲线对低温下钝化膜的半导体性质进行了分析,并通过金相显微镜观察了两者腐蚀后的表面形貌。结果表明:在低温海水中,S32750 SDSS比316L SS表现出了更低的腐蚀速率,且S32750 SDSS表面腐蚀凹坑的数量较少;2种不锈钢均能形成稳定的钝化膜,且S32750 SDSS比316L SS展现出更大的钝化区间以及更高的点蚀电位、钝化膜电阻和电荷转移电阻,这主要与S32750 SDSS表面钝化膜更加致密、缺陷数量更少等因素有关。     

钝化液温度对铝阳极氧化膜性能的影响

对铝及其合金进行钝化处理是提高其耐蚀性的有效手段.研究了工业纯铝普通阳极氧化膜在不同温度钝化液(Alsur408)条件下处理的表面形貌、组织结构、厚度和耐腐蚀性规律.结果表明,阳极氧化的工业纯铝氧化膜表面有均匀的纳米级孔洞,经不同条件钝化后,在氧化膜表面生成钝化膜,厚度约为1μm;随着钝化温度增加,钝化膜逐渐增厚,表面形貌致密平整;当钝化液温度高于50℃时,表面裂纹明显,耐腐蚀性表现为先增强后减弱;当钝化液温度为40℃时,钝化膜表面平整致密,无微裂纹,自腐蚀电位为0.1V,耐腐蚀性最高.     

方波恒电位着色时间对不锈钢着色膜耐蚀性能的影响

以方波电位着色法在不锈钢表面制备彩色膜,可获得较快的膜生长速率,现有的硫酸方波电位着色研究未涉及着色时间对彩色膜耐蚀性的影响。采用无铬硫酸体系对304不锈钢进行交流方波恒电位电化学着色,运用色差计、扫描电镜及能谱仪、腐蚀加速浸泡试验和交流阻抗测试等方法,重点研究了硫酸介质中交流方波着色时间对着色膜着色性能和膜耐腐蚀性能的影响。结果表明:在高低电位幅值分别为0 V和1 V的方波脉冲条件下,20～120 min的着色时间范围内,膜的厚度随着着色时间增加而增厚,呈现不同色彩;但膜的耐腐蚀性能随时间增加并不呈线性增加关系,着色时间超过80 min,着色膜耐腐蚀性能反而下降,这与膜的双层结构有关:当着色时间超过80 min后,膜层由微孔钝化膜单层结构转变为顶层覆盖岛状富铬氧化物层的双层膜结构,顶层膜小岛之间的缝隙导致膜的微观电化学非均匀性,从而使膜的耐腐蚀性能降低。     

不锈钢的酸洗与钝化

不绣钢是现代工业上广泛使用的材料。不锈钢之具有抗腐蚀性能,是因为在钢的表面形成了一层非常稳定的钝化保护膜。钢的表面愈光滑愈易形成紧密完整的钝化膜。当钝化膜在加工过程中遭到破坏对,破口处暴露了底层金属,构成膜—溶液—金属的电池,发生电化学腐蚀。为了得到均匀完整的保护膜、提高不锈钢的耐蚀性,必须洗净表面,去除表面所附的杂质,再行钝化。一、酸洗酸洗的目的是清除不锈钢表面的微小铁     

不锈钢表面氧化膜层对Zn与不锈钢交互作用的影响

对空气自钝化、HNO_3化学钝化、高温氧化的不锈钢与低熔点金属Zn之间的交互作用进行了研究,揭示了不锈钢表面氧化膜层对两者交互行为的作用机理。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了交互作用后生成化合物的界面和表面形貌,采用能谱分析仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)检测了化合物的元素组成和相成分。结果表明:Zn与不锈钢通过形成细小颗粒状δ-(Fe,Cr)Zn_(10)相和块状ζ-(Fe,Cr)Zn_(13)化合物的方式直接接触。空气自钝化和化学钝化处理使不锈钢表面生长钝化膜,降低了Fe-Zn化合物层的厚度,钝化膜阻碍了两者之间的交互作用。原子通过钝化膜的缺陷进行扩散反应,使Zn与不锈钢直接接触形成界面化合物,而钝化膜也在一定程度上抑制了Zn与不锈钢的交互作用。     

不同腐蚀条件下高强15Cr马氏体不锈钢表面状态表征

通过模拟酸化及生产工况条件下的鲜酸、残酸及地层水CO2腐蚀试验,研究高强15Cr马氏体不锈钢在不同条件下的腐蚀行为,利用电化学测试技术,探讨其在不同腐蚀环境中的表面(钝化)状态,并对其耐蚀性进行表征。结果表明:高强15Cr马氏体不锈钢在鲜酸中处于活化状态,均匀腐蚀速率极大,并且出现明显局部腐蚀;在残酸及地层水CO2腐蚀环境中,高强15Cr马氏体不锈钢处于钝化状态,其钝化膜具有双极性n-p型半导体特征,均匀腐蚀轻微,试样表面未出现明显局部腐蚀;相比于地层水CO2腐蚀环境,残酸溶液的pH值较低,高强15Cr马氏体不锈钢稳定钝化区范围显著减小,外层钝化膜掺杂浓度升高,平带电位正移,钝化膜的致密度下降,耐蚀性降低。在高强15Cr马氏体不锈钢油管的使用过程中,酸化压裂的鲜酸腐蚀是造成其发生腐蚀,特别是点蚀的主要原因。     

不同钝化工艺对S22053不锈钢腐蚀行为的影响

针对同一种材料经不同钝化工艺处理后钝化膜的形成、耐蚀性的优劣、钝化后腐蚀行为的比较鲜有报道,为此,通过极化曲线、电化学阻抗谱、临界点蚀温度、再钝化温度测试等方法考察了自然钝化、阳极钝化和酸洗钝化3种钝化工艺对S22053不锈钢耐腐蚀性能的影响,并通过扫描电镜观察了腐蚀前后试样表面的表面形貌。结果表明:阳极钝化和酸洗钝化都可以提高S22053不锈钢的耐腐蚀性能,采用20%(质量分数)硝酸酸洗钝化后不锈钢的耐腐蚀性能最好;不同钝化工艺对S22053不锈钢的点蚀电位影响并不显著,但会显著改变不锈钢的阻抗和临界点蚀温度;点腐蚀发生后腐蚀前沿有明显的沿晶腐蚀倾向,同时伴随有奥氏体晶粒的优先溶解。     

AM355不锈钢在酸性溶液中的腐蚀电化学行为

结合腐蚀形貌,通过极化曲线、交流阻抗谱(EIS)和莫特肖特基(MS)曲线的测定,分析了溶液pH值对AM355不锈钢腐蚀电化学行为的影响。结果表明:随溶液pH值的减小,腐蚀电位正移,腐蚀电流密度增大,致钝电位发生了正移,致钝电流密度、维钝电流密度增大。钝化膜由铬氧化物和铁氧化物组成,酸性增加使得铁氧化物施主浓度增大,钝化膜表面吸附氢离子电荷密度增加。钝化膜的厚度及其电阻随pH值的减小而减小,钝化膜更容易被破坏,酸性达到一定程度,钝化膜局部区域优先腐蚀。溶液pH值减小,AM355在溶液中保持自钝化性能降低,材料的腐蚀速率增加。     

镀锌层无铬钝化膜耐蚀性能的研究

为提高镀锌钢板的耐蚀性,且替代有致癌作用的六价铬钝化,采用物理共混法以水性丙烯酸树脂和硅溶胶为成膜剂,钼酸盐为缓蚀剂,添加植酸得到了无铬钝化液,并对镀锌板进行了钝化处理.通过中性盐雾腐蚀试验(NSS)确定了该钝化液的最佳组成;应用SEM分析了所得钝化膜的形貌及膜层元素组成;采用极化曲线研究了钝化膜的耐蚀性及耐蚀机理.结果表明:镀锌层经过无铬钝化液处理后耐蚀性明显提高,60 h NSS后腐蚀面积仅为5%;钝化还在镀锌层表面形成了一定厚度的保护性膜层;钝化后试样的开路电位[-1 054 mV(vsSCE)]较未处理过的镀锌层[-1 098 mV(vs SCE)]有所正移,钝化膜的存在阻滞了锌层腐蚀的阴极过程.