Al-Ni复合涂层的结合强度及耐蚀性能研究

目的 研究冷喷涂Al-Ni复合涂层的结合强度和耐蚀性能,尝试通过在Q345R钢材表面制备防护涂层的方法来改善Q345R钢的服役寿命。方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备纯Al涂层和Al-Ni复合涂层,利用SEM观察、拉伸试验、腐蚀质量损失试验和EIS测试等技术,测试与分析涂层的结合强度和耐蚀性能,研究Ni粉的含量对涂层的孔隙率、显微组织、涂层–基体间结合强度和耐蚀性能的影响规律。结果 涂层与Q345R钢结合良好,在500倍电子显微镜下,界面处没有观察到明显的孔洞与裂纹。由于Ni颗粒的夯实作用,Al-Ni复合涂层的致密性有所提高。相比纯Al涂层,Al-10Ni复合涂层的界面结合强度有略微提升,断裂失效形式为典型的界面粘结断裂。Al-15Ni复合涂层的界面结合强度提升明显,其强度为31 MPa。腐蚀结果显示,纯Al涂层和Al-Ni复合涂层的腐蚀质量损失率较基体材料Q345R钢都明显降低,耐蚀性能有所提升。其中纯Al涂层的耐蚀性最好,腐蚀质量损失率为0.26 g/(cm²·a),而Q345R基体的腐蚀质量损失率为2.95 g/(cm²·a)...     

石墨烯/氟碳涂层的制备及其耐蚀性能

目的为了增强氟碳涂层的耐蚀性,研究涂层在3.5%NaCl溶液中的失效过程。方法采用硅烷偶联剂对石墨烯进行接枝改性,将改性后的石墨烯添加到氟碳树脂中,制成不同含量的石墨烯氟碳复合涂层。采用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、透射电镜和扫描电镜,分析了石墨烯改性前后的结构及在涂层中的分散性。采用交流阻抗谱和动电位极化曲线,研究了涂层在模拟海水中的电化学腐蚀行为和失效过程,并考察了涂层的耐盐雾性能。结果石墨烯表面成功接枝官能团,在涂层中分散较均匀。石墨烯对腐蚀介质具有良好的屏障作用。涂层的防护性能随着石墨烯含量的增大先增加后降低,当含量为0.4%(质量分数)时,涂层的腐蚀电流密度为2.209×10~(–10) A/cm~2,氟碳涂层的腐蚀电流密度为6.026×10~(–6) A/cm~2,腐蚀电流密度大大降低,该涂层的耐蚀性能最好,且浸泡360 h内均为浸泡前期,能有效隔绝腐蚀液体的渗透,对Q235钢基底的防护性能最佳。石墨烯含量过高时易团聚,容易引起缺陷,降低涂层的防护作用。结论石墨烯显著提高了氟碳涂层的耐蚀性能。     

超音速火焰喷涂镍基合金层的腐蚀失效过程

采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在低碳钢表面制备NiCrBSi合金涂层,利用交流阻抗法(EIS)研究镍基合金层在3．5％NaCl溶液中的腐蚀失效过程。由于喷涂层中存在气体,介质与基底接触前喷涂层的电极电位高于同种材料堆焊层的电位。涂层浸泡初期,孔隙等缺陷的存在破坏了涂层金属表面吸附层的完整性。随着腐蚀介质在涂层中进行渗透,腐蚀集中在孔隙等局部区域进行。最后,介质通过涂层渗达涂层／基底界面,碳钢作阳极遭受腐蚀。馀层的耐蚀性在浸泡初期急剧降低,后因腐蚀产物阻塞孔隙等腐蚀通道而有所上升。腐蚀介质接触碳钢基底后,复合电极的耐蚀性继续下降。     

氯离子浓度对Ni-P合金涂层失效过程影响的SECM实验和COMSOL模拟研究

目的发展具有空间分辨的腐蚀电化学研究方法。方法用电沉积方法在铜基体上制备Ni和Ni-P涂层,应用扫描电镜和XRD检测涂层表面形貌和晶体结构,采用扫描电化学显微镜(SECM)研究Ni和Ni-P涂层在不同浓度Na Cl溶液中的失效行为,并结合COMSOL多物理场软件建立二维和三维模型,模拟量化活性点大小和反馈机制。结果低浓度Cl-对于纯Ni涂层具有活化作用,增加Cl-浓度会促进腐蚀发生。Ni-P合金涂层在低浓度Na Cl溶液中,短时间内保持良好的稳定性,浸泡6 h后,低P合金涂层出现典型的活性点和腐蚀产物,而高P合金涂层在浸泡24 h后出现腐蚀产物和活性区域。0.1 mol/L的Na Cl溶液促进低P合金涂层局部腐蚀的发生,而涂层在0.3 mol/L Na Cl溶液中则以发生均匀腐蚀为主。逼近曲线及其模拟结果表明,腐蚀产物对于Fc Me OH的电化学过程完全失活,而新鲜Cu表面对Fc Me OH氧化还原过程受扩散控制。三维模拟结果显示,低P合金涂层失效过程中活性点大小接近10μm。结论 Ni和Ni-P合金涂层的失效过程中活性点的形成、腐蚀产物的生成和累积过程与SECM面扫描图谱中正负反馈效应相关,Cl-促进腐蚀发生,其浓度影响腐蚀类型。COMSOL多物理场模拟明确反馈效应与探针和基底的距离有关,Ni-P涂层失效活性点大小在微米级。     

火焰喷涂Al、Zn-Al涂层在舟山地区海洋环境的腐蚀行为

利用宏观腐蚀形貌分析、3D微观形貌分析、腐蚀产物XRD检测、电化学阻抗谱对火焰喷涂 Al和Zn-Al15%涂层在舟山站潮差区和飞溅区的腐蚀行为进行了探究,其结果显示：两种涂层经12 a海洋环境实验仍具有很好的保护性能,喷Al和Zn-Al涂层在潮差区腐蚀比飞溅区腐蚀严重;喷Al比Zn-Al涂层有更好的耐蚀性; EIS测试说明喷Al的阻抗值大于喷Zn-Al涂层,喷Al涂层的防护效果优于Zn-Al涂层。     

带MoS2涂层轴承的腐蚀失效分析

本文对某带MoS2涂层轴承的腐蚀现象进行了试验分析,并根据试验结果讨论了带MoS2涂层构件的腐蚀防护问题。通过对失效轴承的宏微观形貌观察、微区成分分析、金相检查以及耐蚀性对比试验,明确了轴承的失效性质。结果表明：带MoS2涂层的GCr15钢滚珠发生了膜下丝状腐蚀。除了采用控制腐蚀环境和提高涂层致密性等方法外,选择更耐蚀的构件材料或者通过表面防腐处理是提高带MoS2涂层构件防腐能力的有效途径。     

实海浸泡条件下聚氨酯涂层的失效行为

目的 在青岛市小麦岛试验站开展实海浸泡试验,探究聚氨酯涂层在实际服役过程中的失效行为。 方法 选用TS55?80聚氨酯涂层/Q235碳钢体系为试验样品,开展实海浸泡试验。从聚氨酯涂层的表面形貌、失光率、色差、涂层附着力、化学结构及涂层热稳定性等角度对聚氨酯涂层的失效行为进行研究。结果 在实海浸泡条件下,聚氨酯涂层表面会出现明显的鼓泡和裂纹等缺陷,在浸泡6个月后的涂层表面可以观察到明显的腐蚀产物。随着浸泡时间的延长,涂层的化学结构发生了明显变化,涂层的热稳定性显著降低。在浸泡12个月后,聚氨酯涂层的失光率为69.9%,属于严重失光;涂层的色差达到3.20,属于轻微变色,涂层的附着力降至0.82 MPa,涂层与金属基体的结合强度大幅下降;聚氨酯涂层的阻抗值降至2.81×10³ Ω.cm²,说明涂层的防护性能基本丧失。结论 在实海浸泡条件下,聚氨酯涂层中颜料颗粒的脱落会造成涂层表面孔隙数量的增加,这会加速海水中水和氧气等腐蚀性介质的渗透过程,使得涂层/金属界面处的电化学反应快速进行,导致涂层的防护性能快速下降。此外,聚氨酯链中氨基甲酸酯键的水解是造成聚氨酯涂层发生降解的主要原因。     

基于电化学阻抗谱的Zn及Zn-Al涂层的自封闭机理研究

目前，热喷涂Zn—Al合金涂层已替代Zn及Al涂层，成为海洋环境下钢结构件腐蚀防护的首选方法。使用高速电弧喷涂和粉芯丝材技术制备了Zn—Al涂层，采用电化学阻抗谱法(EIS)，结合涂层腐蚀产物X-射线衍射(XRD)及涂层腐蚀后表面形貌分析，对比研究了Zn及Zn—Al涂层的耐蚀性，并探讨了涂层的自封闭机理。结果表明，活化溶解是Zn涂层腐蚀的主要机制，在腐蚀过程中Zn涂层表现出自封闭作用，但由于腐蚀产物是疏松的，其自封闭效果微弱；Zn—Al涂层表现出了更好的耐蚀性，涂层表现出一定的自封闭效果。     

掺杂镍对镁合金表面冷喷涂锌基涂层性能的影响

目的研究镍添加对冷喷涂锌基涂层耐蚀性的影响,为镁合金提供有效的防护涂层。方法采用低压冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备锌基和锌/镍基复合涂层,通过微观观察、摩擦磨损实验、电化学极化法和电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究镁合金表面冷喷涂涂层的结构、摩擦磨损行为和耐蚀性。结果镁合金表面冷喷涂锌基涂层后,其硬度和耐磨性得到显著提高,掺镍后的锌/镍基涂层具有更高的硬度和耐磨性。锌基和锌/镍基涂层均能为镁合金提供腐蚀防护,锌/镍基涂层比锌基涂层具有更好的耐蚀性。相对镁合金来说,锌基涂层和锌/镍基涂层的自腐蚀电位分别正移了260 mV和560 mV;长期腐蚀后锌/镍基涂层形成了更致密的腐蚀产物膜,腐蚀电阻显著高于锌基涂层。结论冷喷涂锌基和锌/镍复合涂层均能对镁合金提供防护作用,掺杂镍后的锌/镍基复合涂层具有更高的硬度、耐磨性和耐蚀性。     

一种低铬达克罗涂层的制备工艺及性能

介绍了低铬达克罗涂层的制备工艺,通过极化曲线,电化学阻抗,盐水浸泡等方法对涂层性能和腐蚀行为进行了评价和研究,运用SEM和XRD手段分析了涂层的形貌和成分。结果表明:涂层制备过程中,无机盐可取代部分铬酐,其生成的腐蚀产物作为屏蔽层能够有效阻止腐蚀介质的入浸,提高涂层的耐蚀性;加入适量的环氧树脂和KH-570硅烷偶联剂能够增强涂层在基体表面的附着力。     

Statistical Process Control

Abstract

In order to improve the corrosion resistance provided by a micro-arc oxidation (MAO) coating on AZ31 magnesium alloy, a polypropylene film was prepared on its surface. Scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray analysis and Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterise the surfaces of the coatings. The corrosion protective performance of the coatings was evaluated by potentiodynamic polarisation curves, electrochemical impedance spectroscopy and immersion testing. The results show that the microdefects of the MAO coating can be filled by PP and the corrosion resistance of the AZ31 magnesium alloy is improved greatly.     

Effects of rare earth cerium addition on the synthesis and corrosion resistance of electroless Ni–PTFE–P coating

Electroless Ni–PTFE–P coatings have been successfully deposited on the surface of mild steel shaft from plating baths containing various concentrations of rare earth metal cerium (RE Ce). Surface morphology, Ce fraction, and thickness of the coatings were characterized by scanning electron microscope, inductively coupled plasma optical emission spectrometry, and reflection optical microscope, respectively. Salt spray test was used to determine the corrosion resistance of the coating. Results revealed that structure, compactness, and deposition rate of the Ni–PTFE–P coatings were increased significantly by addition of a small amount of RE Ce (10–20 ppm) to the plating bath. Electroless Ni–PTFE–P coating deposited from plating baths with 20 ppm Ce shows the highest corrosion resistance, owing to its high compactness and thickness. Deposition rate and corrosion resistance of the Ni–PTFE–P coating were deteriorated greatly as concentration of RE Ce in the plating baths exceeds 100 ppm.     

热处理温度对Ni-W-P镀层耐蚀性能的影响

采用失重法及电化学方法对镀态和热处理后的Ni-W-P镀层在5%硫酸溶液中的耐蚀性能进行了研究.比较了不同温度热处理后Ni-P镀层和Ni-W-P镀层的耐蚀性能,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对镀层的耐蚀性机理进行了分析.结果表明,Ni-P镀层在400～700℃热处理后耐蚀性能下降,而Ni-W-P镀层的耐蚀...     

Q235上电弧喷涂Zn55Al涂层在3.5wt%溶液中的腐蚀行为研究

本文使用电弧喷涂通过包套挤压+拉拔的方法制备的Zn55Al伪合金丝材成功的在Q235钢上喷涂出了Zn55Al涂层。通过扫描电镜和微区XRD研究了Zn55Al 伪合金丝材的显微结构。通过浸泡腐蚀实验和电化学方法研究了Zn55Al涂层、Zn15Al涂层和 Al涂层的腐蚀行为,并对比了三种涂层之间的差异。结果表明Zn55Al伪合金丝材由纯锌和纯铝组成,在整个成型过程中没有产生合金化。Zn55Al涂层由层片状的富锌相和富铝相组成。经过20天的浸泡实验,Zn55Al涂层形成了一层致密的钝化膜,比其他两种涂层有更好的耐腐蚀性。Zn55Al涂层的自腐蚀电位大约是-1.25v,高于Zn15Al涂层低于纯Al涂层和Q235基体.电偶腐蚀实验表明,Zn55Al涂层比Zn15Al涂层具有更好的点虎穴保护作用。这些结果说明Zn55Al涂层具有更好的耐腐蚀性和可以给Q235基体提供更强的电化学保护.本文也讨论了Zn55Al涂层的的腐蚀机理。     

Effect of porosity sealing treatments on the corrosion resistance of high-velocity oxy-fuel (HVOF)-sprayed Fe-based amorphous metallic coatings

High-velocity oxy-fuel-sprayed FeCrMoMnWBCSi amorphous metallic coatings were sealed with sodium orthosilicate (Na₃SiO₄), aluminium phosphate (AlPO₄), and cerium salt sealants. The microstructure of the sealed coatings was characterised by scanning electron microscopy, energy dispersive spectrometer, and X-ray diffraction. Corrosion behaviour was examined using electrochemical methods of potentiodynamic polarisation, cyclic polarisation, electrochemical impedance spectroscopy, and Mott-Schottky tests. The results indicated that the uniform corrosion resistance of the three sealed coatings was enhanced greatly, and the passive current densities were decreased by one order of magnitude after the sealing treatments. The AlPO₄ sealant can penetrate the coatings by no less than 50 μm and enhance their hardness, which exhibited a more uniform corrosion resistance, fairly good pitting corrosion resistance, and can be applied in long-term corrosive and/or abrasive environments. The cerium salt-sealed coating showed better pitting corrosion resistance but inferior corrosion resistance in the local regions of micro-cracks, which was practically used for temporary corrosion protection. The Na₃SiO₄-sealed coating showed better uniform corrosion resistance and inferior pitting corrosion resistance, which can be applied in short-term corrosion environments. The stability of the passive film affected the corrosion behaviour of the sealed coatings. The AlPO₄-sealed coating performed better as a protective passive film during the long-term immersion test for a lower defect concentration and a more protective passive film.     

新型超音速电弧喷涂锅炉水冷壁防护涂层

为获得火电厂锅炉运行工况下具有较高寿命的的水冷壁防护涂层,在已有涂层成分的基础上自行设计制作了一种新型防护涂层。采用超音速电弧喷涂的方式,在Q235钢基体上制备了自研FeCrNiBSi涂层和FeCrNi两种涂层。对两种涂层进行耐高温腐蚀性能试验,并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段对涂层在熔盐环境下腐蚀前、后的表面形貌和腐蚀机理进行研究。结果表明,FeCrNiBSi涂层较之FeCrNi涂层具有更好的抗高温腐蚀性能和更高的表面硬度,硬度高使得涂层耐粉尘冲蚀性好,从而更适合于做火电厂锅炉水冷壁防护涂层。     

环氧铝粉涂层和氟碳涂层耐蚀性能的比较

采用电化学阻抗谱技术(EIS)研究了环氧铝粉涂层和FEVE氟碳涂层/碳钢体系在天然海水介质中的电化学腐蚀行为,通过对两涂层的涂层电容分析及腐蚀后表面形貌的观察,评价了两种有机涂层的防腐蚀性能。结果表明,随着浸泡时间的延长,两种有机涂层体系的保护作用都有所降低。环氧铝粉涂层在浸泡初期呈现单容抗弧特征,浸泡57天时出现了双容抗弧。氟碳涂层在浸泡周期内EIS曲线均呈现单容抗弧特征,浸泡110天时低频阻抗模值仍高于108Ω.cm2。在整个浸泡周期内,氟碳涂层的涂层电容基本维持在1.6×10-10～1.8×10-10 F.cm-2,约为环氧铝粉涂层电容的1/20,表现出低渗水性。     

Erosion-corrosion of thermally sprayed coatings in simulated splash zone

The damage of marine steel structures in the splash zone is very severe. Applying thermally sprayed metal coatings is among the most important protective technologies, but the service life of current coatings is limited. In this paper, arc spray was used to prepare four types of metal coatings, that is, aluminum (Al), zinc bottom coating combined with aluminum topcoat (Zn + Al), aluminum-zinc pseudo alloy (Al/Zn) and aluminum-titanium pseudo alloy (Al/Ti) coatings. These metal coatings were sealed with epoxy priming and aliphatic polyurethane topcoat. Erosion-corrosion experiments were carried out on self-made device by simulating the splash zone working environment of steel structures and protective coatings. The results show that all the sealed coatings could improve the steel resistance to erosion-corrosion, and the aluminum-zinc pseudo alloy is the most excellent coating. In the coating failure process, mechanical erosion rather than corrosion is the key factor causing coating erosion-corrosion in splash zone. Improving the anti-cutting properties could help to prolong the coating life.     

纳米WC/PTFE镍基复合电刷镀层的摩擦磨损与耐腐蚀性能

针对单一纳米颗粒电刷镀镀层综合性能存在的不足,利用电刷镀技术在45钢基材上制备含纳米WC和PTFE的镍基复合镀层。采用扫描电子显微镜观察电刷镀复合镀层的表面形貌和显微结构,球盘式摩擦磨损试验机测试其干摩擦条件下摩擦磨损性能,在pH=4浓度为0.05mmol/L的硫酸溶液中进行耐腐蚀性试验。结果表明:在镀液中添加不同含量纳米粒子,可以不同程度填补粒子之间的空缺,使镀层表面平整、光滑;含纳米WC和PTFE镍基复合镀层的耐磨损和耐腐蚀性能强于纯镍基镀层和45钢基体,这是由于纳米粒子细晶强化和弥散强化所致;当含1.5g/L纳米WC与7g/L纳米PTFE乳液的复合镀层耐磨损性能最佳;含1g/L纳米WC与5g/L纳米PTFE复合镀层的耐腐蚀性能较纯镍基复合镀层提高一倍;45钢的磨损机制是粘着磨损,纯镍基镀层的磨损机制是剥层磨损,纳米WC/PTFE镍基复合镀层的磨损机制是磨粒磨损。