钢铁表面常温超声磷化研究

目的通过在钢铁件表面磷化处理中引入超声波,提高磷化膜的外观及耐蚀性。方法首先采用正交实验确定了磷化液的最优配方,其次采用单因素实验考察了超声波作用下磷化p H值、磷化温度、磷化时间、超声功率对磷化膜性能的影响,最后采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对超声磷化膜和普通磷化膜的微观形貌和物相组成进行了分析。结果正交实验得到的最优磷化液配方为:氧化锌15 g/L,磷酸90 g/L,硫酸羟胺(HAS)10 g/L,硝酸锰4 g/L。各因素对磷化影响主次顺序为:磷酸>硝酸锰>氧化锌>HAS。最佳磷化工艺条件为:磷化液pH值2.3~2.6,磷化温度30℃,磷化时间45 min,磷化超声功率210 W。最优配方及最佳磷化工艺条件下制得的磷化膜结构均匀致密,硫酸铜点滴时间为320 s。超声磷化膜和普通磷化膜相比,前者晶粒长径比接近1,后者晶粒的长径比接近4,前者晶粒分布均匀致密,后者表面颗粒分布不均匀,晶粒间存在较多孔隙。前者物相组成主要是Zn3(PO4)2·4H2O和MnHPO4·3H2O,后者物相组成比前者多了组分Zn2Fe(PO4)2·4H2O。结论超声磷化比普通磷化得到的磷化膜,外观及耐蚀性更优越。     

臭氧与Ni~(2+)对碳钢表面磷化的影响

研究了臭氧存在下,在磷化液中添加Ni2+改善磷化膜耐蚀性能的情况。结果表明,在臭氧浓度为1.62mg/L、Ni2+为0.8 g/L、pH值为2.75的磷化液中,40℃处理5 min获得的磷化膜膜层致密,呈暗灰色,膜重为6.19g/m2,耐硫酸铜点蚀时间大于109 s;增加Ni2+到1.6 g/L,膜重略减小,耐蚀时间增大到127 s。扫描电镜观察发现,臭氧浓度在1.62 mg/L时磷化膜由较大的厚板状晶粒构成,紧贴基体覆盖严密。由XRD结果可知,有臭氧时,磷化膜的主要物质是Zn3(PO4)2.4 H2O,并有Zn2Fe(PO4)2.4 H2O;当臭氧浓度为1.62 mg/L时,Fe(110)面的强度最小,说明磷化膜将碳钢基体表面覆盖严密。电化学测试表明磷化膜耐蚀性良好。     

碳钢的电解磷化工艺探究

以碳钢为研究对象,采用正交试验方法探究了一种基于普通磷化液的电解磷化工艺参数。并采用磷化膜外观、厚度、硫酸铜点滴时间等手段对磷化膜的成膜性能和耐腐蚀性能进行表征和评价。结果表明,在电解时间60s,总酸110点,温度20℃,电流密度0.4A/dm2的条件下,形成具有厚度一致、耐腐蚀性能优越的膜层。通过SEM与XRD对磷化膜进行微观表征,得出此磷化膜是颗粒状分布均匀且由Zn3(PO4)2·4H2O单相构成。这种磷化方法可制备出成膜速度快、抗腐蚀性能优良的磷化膜,且磷化液无沉渣、无有毒离子,是一种高效环保磷化处理方法。     

电泳涂装常温磷化工艺及磷化膜性能

在自制的低温锌系磷化液基础上,通过加入镍盐、锰盐和羧基聚合物,并以硝基苊为促进剂,研制出了一种适用于电泳涂装的低锌锰改性常温磷化工艺.用扫描电镜和能谱仪对低锌锰改性磷化膜与普通锌系磷化膜的形貌和组成进行对比分析.结果表明,该工艺制备出的磷化膜耐蚀性和耐碱性均优于普通锌系磷化膜;该磷化工艺可在常温下10min内在金属表面形成完整、致密、耐碱性好的磷化膜,它是由Zn3(PO4)2、FeZn2(PO4)2、Mn Zn2(PO4)2组成的椭球状磷酸盐晶体薄膜.     

外加磁场下AZ31镁合金磷化膜结构及耐蚀性研究

为了获得优良的AZ31镁合金磷化膜,采用外加磁场作用于镁合金的磷化过程.利用SEM,AFM,XRD和电化学工作站等仪器,研究转化膜的表面形貌、结构及耐蚀性.研究结果表明:磁场方向垂直于镁合金样品情况下显著促进AZ31镁合金转化膜的形成,转化膜主要由晶态Zn3(PO4)2·4H2O与A1PO4和非晶态Mn化合物组成,外加...     

Cu2+对钢铁磷化膜表面形貌的影响及其机理

采用扫描电镜和电化学工作站、盐雾实验研究了铜离子对钢铁磷化膜表面形貌、生成机制、防腐蚀性能的影响。结果表明:未加入铜离子时,磷化膜由片状的ZPO(Zn3(PO4)2.4H2O)组成;加入铜离子后,磷化膜由花瓣状的ZPO和团簇状的CuO组成。未加入铜离子时,磷化膜中ZPO的生成机制为由花瓣状至片状;加入铜离子后,磷化膜中ZPO的生成机制为由片状至花瓣状。铜离子对磷化膜的影响存在一个临界浓度6～8 g/L。在临界浓度下,随着磷化液中Cu2+的增多,磷化膜的耐腐蚀性能逐步提高;当磷化液中Cu2+的浓度超过临界浓度后,Cu2+会阻碍ZPO的形成,并且耐腐蚀性能下降。     

镁合金表面磷酸盐转化膜研究

研究了以Zn(H2PO4)2为主盐的溶液在AZ31和AZ61镁合金表面进行磷酸盐转化膜处理的工艺.通过正交试验确定了溶液成分和工艺参数,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析了镁合金磷酸盐转化膜的结构和组成,利用中性盐雾试验等研究了膜的耐蚀性.讨论了镁合金表面磷酸盐转化反应过程以及转化膜可能的耐蚀原理.结果表明,镁合金磷酸盐转化膜结晶细致,微观表面粗糙,膜的主要成分是[Zn3(PO4)2·4H2O]·[Zn2Mg(PO4)2·4H2O],转化膜与涂层的结合力可以达到1级,涂层经3%盐水腐蚀360 h无明显变化,经中性盐雾腐蚀144 h无明显变化.     

常温钢铁磷化处理的研究

用正交试验法优选了磷化配方,通过金相显微镜观察优化后的磷化膜,其金相结构致密、连续.电化学方法测试成膜过程,其极化曲线表明,磷化成膜后,腐蚀电流基本保持不变.利用X射线光电子能谱(XPS)测定膜表面的元素组成,由Zn、Fe、P的不同峰值的能谱、O的能谱峰及俄歇能谱同时存在,可说明磷化膜主要是由Fe及Zn的多种磷酸盐构成.同时,技术性能测试表明,该磷化液溶液稳定、沉渣少、成膜速度快且磷化膜耐蚀性能好.     

镀锌层表面磷化/硝酸铈封闭后处理复合膜的生长机理

通过磷化/硝酸铈封闭后处理技术在镀锌层表面形成复合膜以提高其耐蚀性能。采用SEM、EDS、XPS和XRD研究复合膜的显微组织、化学成分、元素价态和相组成,并从热力学角度探讨复合膜的生长机理。结果表明:磷化镀锌层经硝酸铈封闭处理后,针片状磷化膜的间隙被铈盐膜覆盖,形成了连续完整的复合膜;在封闭过程中,部分磷化膜发生溶解,针片状磷化膜的边缘变得粗糙模糊,溶解的磷酸根离子又与Ce3+结合,生成不溶的水合磷酸铈,覆盖在复合膜表面,其中一部分水合磷酸铈与复合膜牢固结合,一部分为絮状疏松且可被漂洗下来;延长封闭时间,溶解的磷化膜增多,絮状化合物也增多并几乎覆盖整个复合膜表面;复合膜中含有Zn3(PO4)2·4H2O、CePO4·xH2O、CeO2和Ce(OH)4。     

Zn^2＋掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO4性能的影响

以Zn(NO4)2·6H2O为Zn源,蔗糖为C源,对LiFePO4进行了Fe位掺杂和包覆研究.用XRD、交流阻抗方法和恒流充放电研究了材料的结构和电化学性能.结果表明:包覆掺杂后的材料具有橄榄石型晶体结构.从LiFePO4、LiZn0.01Fe0.09PO4到LiZn0.01Fe0.99PO4/C其电荷转移阻抗逐渐减小,材料的可逆性能逐渐增强.掺杂后的材料初始容量和循环性能都得到明显的改善,在0.1C的倍率下,LiFePO4、LiZn0.01Fe0.99PO4和LiZn0.041Fe0.99PO4/C首次放电容量分别为93.1mAh·g-1、130.4mAh·g-1和159.2 mAh·g-1.放电倍率提高到0.5C时,LiZn0.01Fe0.99PO4/C首次放电容量仍有137.3 mAh·g-1,其后的70次循环容量衰减仅4.3%.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.