镁合金表面离子辅助蒸镀铝膜的耐蚀性研究

采用离子辅助热蒸镀技术在AZ91D镁合金表面沉积了厚度为100μm的单层铝膜及厚度为(25+25)和(50+50)μm的双层铝膜,并对试样表面进行喷丸+化学转化后处理,研究了铝膜的结构和耐蚀防护性能。结果表明:不同工艺的镀铝试样表面铝膜形貌相似,晶粒清晰、细小,呈柱状紧密排列,存在少许孔缝;双铝膜层中有明显的界面,界面处致密且结合紧密。经后处理,膜层表面致密性提高,并生成一层耐蚀化学转化膜。采用双层工艺铝膜能大幅度提高基体的耐腐蚀性能,100μm单层膜镀铝试样的盐雾寿命为6 h,(25+25)和(50+50)μm双层膜镀铝试样的盐雾寿命分别为72和460 h。(25+25)和(50+50)μm的镀铝试样自腐蚀电流密度分别为3.86×10-6和4.3×10-7A/cm~2,比基体降低了2~3个数量级。     

30CrMnSiNi2A钢紧固件磁控溅射铝膜的腐蚀和氢脆性能

为提高30CrMnSiNi2A螺栓紧固件的耐腐蚀性能,采用磁控溅射技术在30CrMnSiNi2A试样和螺栓表面制备铝薄膜。采用SEM观察铝膜层的微观形貌。选取与镀铝薄膜厚度相同的氰化镀锌试样为对比件,采用电化学工作站和中性盐雾试验测试薄膜的耐腐蚀性能;采用氢脆试验测试基体和镀铝后处理试样的氢脆性能。结果表明:螺栓表面铝薄膜的厚度为7.26~10.47μm,厚度不均匀性为±17.2%;镀铝薄膜的螺栓耐盐雾腐蚀性能比氰化镀锌的耐腐蚀性能好;化学转化后处理和喷丸+化学转化复合后处理的镀铝螺栓的耐盐雾腐蚀性能优异,自腐蚀电流与30CrMnSiNi2A基体相比下降了1~2个数量级;磁控溅射镀铝薄膜和后处理工艺对30CrMnSiNi2A钢基体的氢脆性能没有影响。     

15CrMnMoVA钢磁控溅射镀铝防护层耐腐蚀性能

采用磁控溅射技术,在15CrMnMoVA钢上镀覆一层纯铝防腐蚀薄膜。利用盐雾机、电化学测量仪、扫描电镜和能谱仪对比基体和铝涂层样品的耐腐蚀性能,同时分析偏压、靶电流、沉积时间等因素对涂层耐腐蚀性能的影响。结果表明,铝膜厚度为8.2μm的样品,铝膜层晶粒均匀,大小为1～2μm、膜/基界面平整、结合良好,其中基体与膜层界面处致密的过渡层对提高样品的耐腐蚀性作用显著;在中性盐雾气氛中,516h出现红锈;Al膜沉积时间为1h的样品,其自腐蚀电流比基体低2个数量级,达到icorr=-6.53×10-8 A,能有效提高基体的耐腐蚀性,膜层在中性盐雾腐蚀气氛下失效方式为逐层失效;薄膜沉积过程中,提高负偏压、靶电流和镀膜时间,均能提高膜层的质量。     

35钢表面微纳米化蒸发镀铝复合处理后的抗粘附性能

为提高35钢表面的抗粘附性能,采用机械喷丸方式在其表面实现微纳米化,并真空蒸发镀上一层纯铝基薄膜形成微纳结构镀铝复合层.通过激光共聚焦显微镜和SEM对表面微纳米结构3D形貌进行观察和分析,通过锉削试验、骤冷骤热试验定性表征铝膜层与钢基体的结合性能,使用WS-2005涂层附着力自动划痕机测试复合层的附着力,EDS和SEM表征硫化表面的成分及形貌,结果表明,采用低的喷丸压力和小喷丸直径工艺实现35钢表面的微纳米化,由于存在大量的晶界、位错、空位等缺陷,为铝原子提供了更多的扩散通道,使铝膜与基体紧固结合;表面铝膜层自钝化形成一层致密的氧化铝膜,能阻止钢中铁元素与胶料中硫化物产生化学反应;表面微纳米结构有效减少实际接触面积,相应的减少粘附力,喷丸镀铝试样表面的硫化物粘附量远小于未处理的硫化物粘附量.     

LD钢TiAlN涂层的制备及性能

采用电弧离子镀工艺在7Cr7Mo2V2Si模具钢(LD钢)表面沉积TiAlN涂层。通过X射线衍射仪、扫描电镜、维氏硬度计、磨损试验机和电化学工作站等手段对TiAlN涂层的综合性能进行了分析。结果表明:涂层表面平整、致密,截面无针孔等缺陷存在,其择优取向为(200)晶面。涂层基体之间有1μm左右的互扩散层,使得膜基之间的结合力牢固。涂层的耐磨性能良好,其磨损率为0.122 mg/h,涂层试样与基体相比相对耐磨性提高了1.25倍。在2300×10~(-6)硼酸溶液中,LD钢TiAlN涂层自腐蚀电流密度比基体降低了一个数量级,阻抗较基体高了1.66倍,TiAlN涂层提高了LD钢的耐硼酸腐蚀性能。剪切考核试验表明TiAlN涂层刀具的寿命比原来提高了约2倍。     

NdFeB永磁体表面磁控溅射铝防护镀层性能研究

目的研究一种NdFeB永磁体表面腐蚀防护技术。方法采用磁控溅射技术,在烧结NdFeB永磁体表面沉积一层纯铝防护薄膜,然后对纯铝薄膜进行阿洛丁化学转化复合处理,表征膜层的表面和截面形貌,并研究结构及耐腐蚀性能。结果沉积的Al中间层和Al薄膜均结构致密,膜/基界面平整,膜层的自腐蚀电流密度为3.5×10-6A/cm2,说明纯Al薄膜能够对NdFeB永磁体提供有效的防护。阿洛丁化学转化可使铝薄膜表面更加致密,自腐蚀电流密度低至7.9×10-7A/cm2,进一步提高了纯铝薄膜的防护性能。结论 NdFeB永磁体表面磁控溅射镀铝是一种有效且环保的防护技术,可用于替代不环保的电镀防护。     

镀层厚度对铝基化学镀镍磷导电性和耐蚀性的影响

目的提高铝合金耐蚀性的同时,保证其良好的导电性。方法通过化学镀的方法,在铝合金表面沉积一层镍磷合金。研究镀层厚度对试样导电性和耐蚀性的影响。通过电化学试验和浸泡试验,分析施镀前后的铝合金试样在模拟不同性质隧道渗水环境中的耐腐蚀性能。结果当镍磷镀层厚度为11.6μm时,镀层致密无孔隙,且表面胞状物分布均匀,试样具有最佳导电耐蚀综合性能。随着镀层厚度的增加,试样的体积电阻率随之增加。镀层厚度为11.6μm时,试样实测体积电阻率为3.01×10~(–8)Ω·m。试样在3.5%NaCl溶液中的阻抗值随镀层厚度的增加,先增加后降低,镀层厚度为11.6μm时,具有最佳的耐腐蚀性能。在pH=2、3.5%NaCl和pH=12的腐蚀介质中,化学镀镍磷后的试样自腐蚀电流密度相对于铝基体分别下降30%、60%和5个数量级。结论厚度为11.6μm的镍磷镀层可以赋予铝合金在各模拟环境中最佳的耐腐蚀性能,同时保障良好的导电性能。     

Cr35Ni45Nb钢铝硅共渗涂层抗渗碳性能研究

对乙烯裂解炉管材料Cr35Ni45Nb钢进行铝硅共渗处理。对处理后试样进行观察分析,渗层由渗剂残留组成的粘附层、互扩散层和连续白亮的渗层组成共渗。处理后基体硬度没有变化。对未进行铝硅共渗处理的试样渗碳处理,发现试样出现约40μm渗碳层,基体分布着碳化物颗粒。而铝硅共渗处理后的试样渗碳后,碳化物颗粒均分布在渗层,渗碳层硬度约为20μm,基体内无碳化物颗粒。因此铝硅共渗处理提升了材料的抗渗碳能力。     

不同偏压对45#钢电弧离子镀铝层耐蚀性能的影响

采用不同偏压参数(0、-50、-100、-200、-300 V)电弧离子镀(AIP)沉积铝涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对不同参数下镀铝涂层的表面及截面特征进行分析;采用开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学极化(EI)等电化学测试及中性盐雾实验对不同参数下的镀铝涂层防护性进行研究。结果表明：随着偏压的增大,镀铝涂层孔隙及粗糙度表现出先减小后增大的趋势。各偏压参数下的镀铝涂层试样的OCP稳定在-0.72～-0.77 V之间,电荷转移电阻在(1.50～2.98)×10⁴Ω·cm²之间,自腐蚀电流密度在(1.18～5.49)×10^-6 A·cm^-2之间,耐蚀性明显优于45#碳钢。经336 h盐雾实验后,各偏压参数下的镀铝涂层试样仍具有一定的防护性能,镀层及铁铝扩散层对于铁基体表现为阴极保护机制,其中偏压-200 V的镀铝涂层防护性能更优。因此,当靶电流55 A、Ar压力1.0 Pa、偏压-200 V时,AIP所制备铝涂层结构致密,与基体结合良好,具有优异的防护性能。     

AZ91镁合金表面制备复合涂层耐蚀性研究

利用电弧喷涂和热扩散技术在AZ91D镁合金表面制备了复合涂层;采用扫描电镜、XRD衍射分析仪、动电位极化曲线测试等方法对复合涂层的微观形貌、相结构组成及在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究与探讨。结果表明,AZ91D镁合金喷涂铝涂层经固态扩散锌处理后,获得了均匀致密的复合涂层,XRD结果显示,涂层由Zn-Al金属间化合物Zn Al2O4、Mg2Zn11及Al、Zn构成;极化曲线结果显示,复合涂层的自腐蚀电位正移到-1.36V,较AZ91D镁合金基体及铝涂层试样分别正移了约230、130m V;复合涂层自腐蚀电流密度4.7×10-5A·cm-2,较基材自腐蚀电流密度3.9×10-4A·cm-2降低。动电位极化曲线测试结果显示,形成的复合涂层组织极大地提高了AZ91D镁合金表面的耐腐蚀性能。     

NdFeB表面磁控溅射沉积Ti/Al多层膜的结构及耐腐蚀性能

采用直流磁控溅射技术在烧结NdFeB磁体表面沉积Ti/Al多层膜,并研究其结构及在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。在Ti/Al多层膜中,Ti层为密排六方结构,成功打断了Al层(面心立方结构)的柱状晶结构生长。与纯Al膜相比,Ti/Al多层膜具有更致密的表面,且周期数增加,表面越平整致密。动电位极化曲线结果发现,纯Al膜试样的自腐蚀电流密度为1.9×10-5 A/cm-2左右,5周期Ti/Al多层膜试样的自腐蚀电流密度约为1.1×10-7 A/cm2,比纯Al膜小近两个数量级,且随着多层膜周期数的增加,其腐蚀电流密度进一步减小。这些结果表明在快速且破坏性强的腐蚀情况下,Ti/Al多层膜抗腐蚀能力比纯Al膜好,且随着周期数的增加进一步提高。NaCl溶液中长期腐蚀试验时,Ti/Al多层膜的耐腐蚀性能不如纯Al膜,这可能是由Ti层和Al层间形成原电池且多层膜应力较大导致。     

氩离子轰击对中频-直流磁控溅射铝薄膜耐蚀性能的影响

目的研究氩离子轰击这种后处理工艺对TC4钛合金表面铝膜层结构和耐蚀性能的影响,为飞机钛合金紧固件的表面腐蚀防护工作提供理论依据。方法首先采用中频-直流相结合的磁控溅射离子镀方法在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)基体表面制备铝膜,通过电化学方法研究膜层厚度和腐蚀时间对耐蚀性能的影响规律。其次,采用氩离子轰击工艺对膜层进行后处理,探讨氩离子轰击对膜层耐蚀性能的影响,同时利用SEM、EDS、AFM表征界面形貌,并分析耐蚀机理。最后,通过显微硬度仪和微纳米划痕仪测试膜层表面硬度和界面结合性能。结果随着膜层厚度从11.1μm增加至15.9μm,自腐蚀电流密度下降了76.6%,而当厚度由15.9μm增加至20.3μm时,自腐蚀电流密度又下降了24.3%。腐蚀浸泡时间达到24 h时,腐蚀产物在疏松氧化膜内的累积和覆盖阻碍了膜层的腐蚀;在48～72 h时,随着铝膜层相对疏松的腐蚀产物逐渐脱落,腐蚀逐渐加剧;浸泡至96h时,涂层表面出现宏观腐蚀坑。氩离子轰击后,膜层表面粗糙度增加,铝膜层自腐蚀电流密度由未轰击时的1.65×10~(-8)A/cm~2大幅度降低至7.29×10~(-10)A/cm~2。结论随着铝膜层厚度的增加,膜层耐蚀性逐渐增强。膜层在浸泡初期和中期,均具有较强的耐腐蚀性能;浸泡后期,膜层逐渐发生点蚀,耐蚀性能下降。表面氩离子轰击后,膜层的耐蚀性能、显微硬度和界面结合性能显著提高。     

45钢的直流电场催渗粉末铝铬共渗

对作为正、负极的45钢试样,在一合适的直流电场中采用含铝铁、铬铁、氯化铵和二氧化硅的粉末渗剂进行了铝铬共渗。检测了渗层的显微组织、厚度、抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。研究结果表明:直流电场显著提高了渗速,使铝铬共渗温度从1 000℃以上降低到了750℃。在4 A直流电场中于750℃铝铬共渗3 h的45钢试样,渗层深度达到了约120μm,比常规的铝铬共渗层约深3倍。经直流电场铝铬共渗的45钢的抗高温氧化性能和在10%H2SO4溶液中的耐腐蚀性能均得到了显著改善。     

超声喷丸对钢基体表面发黑膜耐蚀性的影响

目的通过对低碳钢基体进行超声喷丸前处理来提高其表面高温碱性发黑膜的耐蚀性。方法采用超声喷丸的方法在低碳钢表面获得剧烈变形层,达到组织细化的效果,并分别在超声喷丸处理前后的钢表面制备高温碱性发黑膜。通过微观观察、电化学极化曲线、电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究喷丸处理对转化膜形貌和耐蚀性的影响。结果超声喷丸处理后,钢基体表层组织显著细化、均匀化,喷丸表面形成的发黑膜结晶颗粒细小、均匀、致密。该膜层与未喷丸表面的发黑膜相比,自腐蚀电位提高了170 m V,自腐蚀电流密度降低了85%,膜层电阻增大1倍以上,并且耐盐水浸泡能力增强。结论超声喷丸的方法可以用于低碳钢表面的前处理,以提高其后续发黑膜的耐蚀性。     

AZ91D镁合金磷酸盐化学转化膜的组织及性能

采用镁合金磷酸盐化学转化工艺,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对膜的形貌、厚度以及相组成进行研究,利用盐雾和湿热试验箱检验基体以及化学转化膜的抗腐蚀性能,同时对AZ91D镁合金磷酸盐转化膜的成膜机理进行了初步探讨.结果表明,磷酸盐转化膜为显微网状结构,存在一些显微裂纹,膜厚为7.6μm,成膜比较均匀,对基体有较好的覆盖作用,膜层由一些无定形相组成,膜的组分主要含有P、O、Al、Ba、F、Mg元素,经盐雾和湿热检测,磷酸盐转化膜可以有效地提高AZ91D镁合金基体的防腐性能.     

镁锂合金腐蚀行为及干法镀膜防护工艺研究

目的利用PVD磁控溅射技术,在样品上沉积纯铝膜,以提高镁锂合金的耐腐蚀性能。方法采用动态极化曲线、交流阻抗方法研究镁锂合金在去离子水和3.5%Na Cl溶液两种介质中的电化学行为,并利用感应耦合等离子体发射光谱仪技术和荧光金相显微镜,分别测定合金的成分,分析微观组织结构。采用扫描电子显微镜和EDS能谱仪分析镁锂合金纯铝膜的组织形貌与结构成分。此外,采用电化学技术测试纯铝膜的保护行为。结果在3.5%Na Cl溶液中,镁锂合金的腐蚀电流密度比去离子水介质中的高约两个数量级,且腐蚀电位较负;交流阻抗结果显示,比去离子水中的阻抗模值低一个数量级,说明镁锂合金抗Cl?侵蚀的能力较差。通过磁控溅射技术,获得了厚度为4μm致密的纯铝膜。镀铝后,镁锂合金的腐蚀电流密度降低了约一个数量级,腐蚀电位正移,耐蚀性提高。结论致密的纯铝膜在3.5%Na Cl溶液介质中容易发生钝化,阻碍Cl?的扩散,进而提高了镁锂合金耐Cl?侵蚀性。     

电解液体系对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的影响

利用微弧氧化技术,分别在不同电解液体系(Na_2SiO_3、NaAlO_2、Na_3PO_4)中制备AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷层。采用SEM分析了微弧氧化陶瓷层表面的微观形貌、孔隙率。利用CHI650D电化学工作站,在3.5%NaCl溶液中测试了微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能。结果表明,NaAlO_2体系微弧氧化膜表面微孔分布均匀,孔隙尺寸较小,约1～2μm;陶瓷膜厚度随氧化时间增加而线性增长,孔隙率则先增加后减小。NaAlO_2陶瓷膜的孔隙率仅为10.9%,膜层厚度可达30μm。NaAlO_2体系膜层腐蚀电位(-1.32 V)相对较高,自腐蚀电流密度(2.14×10~(-8)A·cm~(-2))较基体减小3个数量级,耐蚀性最好。     

成膜时间对AZ31B镁合金镨盐转化膜形貌和耐蚀性的影响

目的 探究新型稀土盐镨盐转化膜的腐蚀防护特性。方法 采用化学转化法,在镁合金基体进行表面改性,制备出一层致密镨盐转化膜。试验重点探讨不同成膜时间制备转化膜的表面性能,在模拟海水(3.5%NaCl溶液)条件下,通过电化学测试(Tafel极化曲线和电化学阻抗谱)、浸泡试验、点滴试验分别评价膜层的耐腐蚀特征,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线能谱分析(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对微观形貌、结构成分进行测试分析,通过显微硬度计和摩擦磨损试验机,从力学角度分析膜层的耐磨性和表面硬度。结果 进行对比试验后发现,成膜时间过短或过长都不利于膜层的形成。Tafel曲线显示,成膜时间为30 min时,自腐蚀电流密度为1.740×10^-9 A/cm²,相比裸镁试样下降了4个数量级;自腐蚀电位为-0.681 V,相比裸镁试样正移了900 mV;电化学交流阻抗谱显示,成膜30 min时,膜层的容抗弧曲率半径最大,EIS拟合后电荷转移电阻也最大,为45 650 Ω·cm²。浸泡试验和点滴试验结果表明,成...     

EDTA对AZ91D镁合金锡酸盐转化膜形貌与性能的影响

采用化学转化处理的方法,在AZ91D镁合金基体表面制备锡酸盐转化膜。重点研究了乙二胺四乙酸(EDTA)对转化膜形貌及相组成的影响。采用极化曲线及交流阻抗对转化膜的耐蚀性进行了测试。结果表明,锡酸盐转化膜由细小的球形颗粒堆积而成,在转化液中加入EDTA后获得的转化膜的致密性大幅度提高、裂纹数量明显减少,膜层平均厚度约为2~3μm,且与基体结合较好。膜层的主要成分为Mg Sn O3·3H2O晶体。加入EDTA后获得的转化膜的耐腐蚀性能较空白基体有明显的提高。     

低合金耐候钢在含氯离子环境中的耐腐蚀性能

从钢基体和带锈层钢试样两方面研究了碳钢、Cor-Ten钢和贝氏体耐候钢在含氯离子环境中耐腐蚀性能.钢基体的极化曲线和电化学阻抗谱分析结果是贝氏体耐候钢具有最小腐蚀电流和最高极化电阻,表明细晶组织的贝氏体耐候钢基体耐蚀性能优于其它两种钢.X射线衍射分析结果是三种钢锈层的相组成是相近的,但带锈试样的电化学阻抗谱结果显示贝氏体耐候钢锈层的阻碍氯离子透过能力高于其它两种钢锈层.在整个加速腐蚀实验中贝氏体耐候钢失重始终最小,带锈层的贝氏体耐候钢的耐腐蚀性能也优于其它两种钢.