低碳钢表面纳米SiO_2磷化膜的制备及化学腐蚀性能研究

通过在磷化液中加入纳米SiO2添加剂,在低碳钢表面制备纳米SiO2磷化膜,对磷化膜的制备过程及其对低碳钢耐腐蚀性能的影响进行研究。结果表明,纳米SiO2可以改善磷化膜的晶粒尺寸,使膜层变得致密。     

表面纳米化对低碳钢擦磨损性能的影响

用表面机械碱研磨对低碳钢板材进行表面处理,经X射线衍射及透射电镜分析表明,处理后的样品上已形成了纳米结构表层,用往复式摩擦实验机研究了处理后样品的摩擦磨损性能。结果表明其摩擦系数较未处理样品明显降低,其磨损量在低载荷及中等载荷作用下也较未处理样品降低,磨痕形貌的扫描电镜观察表明,表面纳米化能减弱低碳钢的疲劳磨损效应,提高材料的摩擦磨损性能。     

低碳钢超声喷丸表面纳米化的研究

利用超声喷丸技术在２０低碳钢上制备出具有纳米晶体结构特征的表面层,利用Ｘ射线衍射及电镜分析研究了表面纳粘层的微观组织结构特征。结果表明,经超声喷丸自理可使样品表层晶粒细化至纳米量级,表层晶粒尺寸约为１０ｎｍ,微观应变为０．０２％～０．０４％,表面纳米层厚度约为１０μｍ,另外,样品表层亚稳想Ｆｅ３Ｃ发生分解,形成纳米尺寸的石墨相和α－Ｆｅ相。     

低碳钢表面纳米化处理及结构特征

采用表面机械研磨技术在低碳钢上制备出纳米结构表层，利用X射线衍射和电子显微分析研究表层的结构特征，并对厚度沿厚度方向的变化进行分析，结果表明，经过表面机械研磨处理后，样品表层的晶粒可细化至纳米量级，表面纳米晶层的厚度约为40μm，平均晶粒尺寸由10nm，逐渐增加到100nm，在距表面约40－80μm的深度为亚微晶层，平均晶粒尺寸进一步增至1000nm,与样品的心部相比，表层的硬度显著提高。     

纳米SiO2粉体新型表面活性剂复合改性工艺研究

为了降低纳米二氧化硅的亲水性,提高其亲油性,从而充分发挥其纳米效应,基于纳米SiO2颗粒的自身特性,针对一种新的表面改性工艺进行了试验研究,即Ba2 预活化 阴离子型表面活性剂复合改性,并利用透射电镜、X射线和红外光谱、沉降体积等方法和手段对改性后SiO2性能进行了表征.结果表明,利用该新型复合改性工艺对纳米SiO2颗粒具有一定的改性效果,改性后粉体能在特定有机溶剂中稳定分散,其中Ba2 预活化 十二烷基磺酸钠改性效果相对较好.     

Al(OH)3改性纳米SiO2表面的研究

纳米SiO2是一种应用广泛、性能优异的无机材料.为了降低纳米二氧化硅的亲水性,提高亲油性,增强其与有机基体的相容性,从而充分发挥纳米SiO2的纳米效应,需要对纳米SiO2的表面进行改性.通过非均匀成核法,采用Al(OH)3对纳米SiO2表面包覆改性以改善纳米SiO2的表面结构和性能.使用IR、XPS、XRD和Malvern Zetasize 3000HSA自动电位粒度仪等表征手段,对表面包覆改性后纳米SiO2的结构及等电点等进行了测试和分析.结果分析表明:Al(OH)3 以无定形结构成功地包覆在纳米SiO2表面,包覆后的纳米SiO2仍为无定形结构,但其等电点(IPE)的pH值从2.3变为7.1.     

纳米SiO2表面接枝改性及其结构表征

为了提高纳米SiO2粒子与环氧树脂基体的界面作用力,促进其在基体中的分散,选择苯乙烯和马来酸酐作为单体对纳米SiO2粒子进行化学接枝改性。用红外光谱和核磁共振法对接枝的纳米粒子进行表征,用透射电镜和动态光散射对粒子分散性进行研究,结果表明,接枝链通过化学键接在纳米粒子表面,使得粒子分散性能得到提高。对影响接枝效果的引发剂浓度、单体浓度、反应时间、引发剂引发时间等因素进行了优化,得到了纳米粒子接枝的最佳反应条件。     

表面纳米化低碳钢电化学行为尺寸效应

利用超声喷丸技术制备了表面纳米化低碳钢.结构分析表明,最表层低碳钢的晶粒尺 度在20nm左右,随着向基体方向靠近,纳米层晶粒尺度逐渐增加.对纳米低碳钢在0.05 mol /L H2SO4+0.05 mol/L Na2SO4腐蚀介质中腐蚀速度测试结果表明,纳米化后低碳钢 的腐蚀增加; 纳米低碳钢的电化学腐蚀行为存在尺寸效应.在晶粒尺度小于35 nm时,纳米 低碳钢的电化学腐蚀速度随晶粒尺度的增加而降低,当晶粒尺度高于35 nm后,晶粒尺寸对 腐蚀速度影响不大.纳米化后低碳钢的阳极反应历程不变,阳极交换电流密度提高;而阴极 反应历程改变,析氢反应容易,并由电化学步骤控制转变为由扩散步骤控制.纳米化后低碳 钢阴阳极反应同时得到促进,腐蚀速度增加.     

纳米SiO2改性环氧涂层海洋腐蚀规律

以本实验室开发的无溶剂环氧防腐蚀涂料专利配方为纳米复合涂层的载体,通过9个周期的模拟海洋环境挂片腐蚀失重试验,研究了该涂层在大气区、浪溅区、潮差区和全浸区的基本腐蚀规律,结合强极化稳态电化学试验对结果进行了验证。分析发现海-气界面区的腐蚀电流密度是全浸区的5~10倍,其腐蚀速度主要受阴极还原反应控制;大气区和全浸区主要发生均匀的全面腐蚀,而浪溅区和潮差区则发生以点腐蚀为主要形式的较为严重的局部腐蚀。     

表面机械研磨低碳钢的纳米表层的特征与性能

运用表面机械研磨技术(SMA)合成低碳钢纳米表面层,且通过不同的技术形式来表征其表层的细微结构,并测得不同深度的硬度值.实验结果表明其显微结构沿深度方向不均匀变化.从表层到大约40μm深的区域,晶粒大小从10 nm增至100 nm;大约40～80nm深的相邻区域,晶粒大小从100nm增至1000 nm.晶粒的细化与位错的活性有关,经表面机械研磨处理后,低碳钢表层的硬度与原始试样的硬度相比得到了明显的增强,这有利于晶粒细化.     

大气沉积颗粒物对低碳钢初期腐蚀行为的影响

采用大气暴露实验与室内加速腐蚀实验相结合的方法，研究了雾霾环境下大气沉积颗粒物对低碳钢初期腐蚀行为的影响。采用扫描电镜、离子色谱仪、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪分析颗粒物及腐蚀产物的形貌和成分。结果表明，碳钢表面的颗粒物主要来源于土壤尘 (以O、Si、Al、Ca等元素为主)，包含可溶性盐 (SO₄^2-、NO₃^-盐等) 和沉淀不溶成分 (主要含Al、Si等元素)。碳钢表面沉积颗粒物加速低碳钢初期腐蚀过程，且沉积颗粒物越多腐蚀越严重，这与颗粒沉积物的吸湿性及可溶性盐诱发碳钢的溶解有关。     

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。     

温度对管线钢CO2腐蚀产物膜结构的影响

本文主要研究了温度对X65管线钢腐蚀产物膜结构的影响规律。试验结果表明，腐蚀温度提高以后，管线钢表面CO2腐蚀产物膜的晶体形态没有发生明显变化，但是腐蚀产物膜的厚度则变小；同时腐蚀产物膜的硬度和弹性膜量都降低，这主要是因为Ca元素在FeCO3晶体中的含量增加，弱化了FeCO3的晶体结构。     

磷化温度对烧结Nd-Fe-B永磁合金表面磷酸盐化学转化膜组织结构和耐蚀性能的影响

研究了磷化温度对烧结钕铁硼永磁合金表面磷酸盐化学转化（PCC）膜的形成、微观结构和耐蚀性能以及对磁体磁性能的影响。结果表明,随着磷化温度的升高,转化膜膜重略有增加。扫描电镜观察结果表明,转化膜呈块状结构,晶粒尺寸为5~10 μm。能量色散谱和傅里叶变换红外光谱测试表明,转化膜主要由钕磷酸盐水合物、镨磷酸盐水合物和少量铁磷酸盐水合物组成。转化膜中的氧、磷元素主要分布在晶粒表面,铁元素主要集中在晶界处,钕和镨的分布则比较均匀。电化学分析和静态全浸腐蚀试验表明,不同温度下制备的转化膜均可以提高烧结钕铁硼永磁合金的耐蚀性能。在70 ℃下制备的转化膜由于组织结构均匀致密,具有更好的耐蚀性能。磷化处理后,样品的磁性能均有所下降,但是70 ℃下处理的样品性能相对较好。因此,烧结Nd-Fe-B永磁合金的最佳磷化温度为70 ℃。     

低碳钢表面复合硅烷膜的制备与防腐蚀性能

在碳钢表面制备了BTSPA、BTSE、γ-APS复合硅烷膜,采用电化学方法和红外吸收光谱法研究了水解时间和固化温度对复合硅烷膜耐蚀性的影响。结果表明:水解时间为9h,固化温度为90℃时所制备的硅烷膜的耐蚀性最优。     

酸洗缓蚀剂对冷轧钢板磷化处理的影响

采用乌洛托品、硫脲、乌洛托品-碘化钾、硫脲-硫酸铝4种酸洗缓蚀剂,在不同浓度的条件下对冷轧钢板进行酸洗,再对酸洗的钢板进行磷化处理,研究了酸洗缓蚀剂对磷化膜外观形貌、厚度、耐蚀性的影响.结果表明:酸洗液中使用不同的缓蚀剂对磷化膜外观、膜重与耐蚀性有明显的影响,乌洛托品和硫脲-硫酸铝的影响低于硫脲和乌洛托品-碘化钾;乌洛托品、硫脲、硫脲-硫酸铝在酸洗液中的质量分数分别不高于0.3%,1.0%,1.5%时,满足使用要求.     

复合涂层对钢结构耐蚀性的影响分析

采用低压等离子喷涂方法,制备了Q345A钢结构的单一Al涂层和Al-25％Cr-5％纳米SiO2复合涂层,并进行了人造酸雨全浸腐蚀和中性盐雾腐蚀的测试和分析.结果表明:低压等离子喷涂Al-25％Cr-5％纳米SiO2复合涂层,能显著提高钢结构的耐蚀性,且耐蚀效果较单一Al涂层好.与未经处理试样相比,喷涂了这种复合涂层的Q345A钢结构经20天人造酸雨全浸腐蚀后的质量损失率降低了91.90％,经10天中性盐雾腐蚀后的质量损失率从15.95％降至2.01％.     

臭氧对碳钢表面磷化的影响

研究了pH值、温度以及不同浓度臭氧等因素对碳钢表面形成磷化膜的影响。结果表明,碳钢片在臭氧溶解量为0.82~1.62 mg/L,pH值为2.75~2.80的磷化液中,42~45℃处理5 min获得的磷化膜层致密呈暗灰色,膜重>5.90 g/m2,经电化学测试等方法表明耐蚀性良好。     

碳钢渗铝换热器在常减压装置低温部位的腐蚀研究

用双U形恒应变实验方法,研究了20#碳钢、16MnR、碳钢渗铝基材及焊接材料浸泡在不同硫化物浓度的油品介质中的开裂敏感性。实验结果及现场挂片数据表明：焊接材料更易于发生湿H2S应力腐蚀开裂;渗铝钢有更低的H2S开裂敏感性,适宜在常减压装置低温部位换热器上应用。