超声电沉积制备Ni-TiN涂层及其耐腐蚀特性研究

利用超声电沉积的方法,在低碳钢基体表面制得Ni-TiN涂层。用原子力显微镜、高分辨率透射电子显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜对Ni-TiN涂层的微观形貌、组成及耐腐蚀特性进行研究。结果表明,超声波功率的增加,可使Ni-TiN涂层中的晶粒得到细化。Ni-TiN涂层的TiN粒子均匀镶嵌于镍晶粒中,基质镍晶粒得到细化,其Ni晶粒和TiN颗粒均为纳米数量级,其平均粒径分别约为80和30 nm。腐蚀试验表明,Ni-TiN纳米涂层的腐蚀速率很小,其平均腐蚀速率为1.9×10-5kg/(m2·h),其表面更加平整,腐蚀孔较少。     

离子注入对铁及其低合金、铝及其合金耐腐蚀性能的影响

离子注入对金属腐蚀行为的研究已达30年．研究结果表明离子注入对改变金属表面成分和表面性能是极为有效的技术．本文概述了离子注入对铁及其低合金、铝及其合金的腐蚀电化学行为的影响．涉及的注入离子达十余种。     

PVA-PAA-KOH碱性聚合物电解质膜的制备及其性能

采用溶液浇铸法,向PVA溶液中加入不同中和度的AA,在引发剂、交联剂的作用下,经原位聚合得到PVA-PAA共混膜;接着采用碱液活化法,制备了PVA-PAA-KOH碱性聚合物电解质膜。通过扫描电镜、X射线衍射、红外光谱等测试手段研究了聚合物共混膜的形貌与结构,同时采用交流阻抗、循环伏安法表征聚合物电解质膜电化学性能。研究表明,成功制备了均相PVA-PAA共混膜,同时PAA的合成可以提高体系的含水量以及降低PVA的结晶度。电解质膜的离子电导率最大可达3.55×10-2S/cm,PVA-AA配比为7∶3的碱性聚合物电解质膜综合性能最优,电化学稳定窗口2V以上,能够满足镍氢电池的要求。     

X80钢在伊川土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用失重法、阳极极化曲线、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等方法研究了X80钢在伊川土壤模拟溶液中的腐蚀行为.结果表明,X80钢在模拟溶液中的腐蚀行为与HCO3-、CO32-、SO42-和Cl-离子的浓度有关.随HCO3-或CO32-浓度增加,X80钢的阳极溶解电流密度都呈现出先增加后减小的趋势;X80钢钝化的临界HCO3-或CO32-浓度分别为0.008 mol/L或0.005 mol/L.在低于临界HCO3-或CO32-浓度下,SO42-和Cl-浓度的增加都促进了X80钢的阳极活性溶解;而在高于临界HCO3-或CO32-浓度下,X80钢的钝化性能随SO42-或Cl-浓度的增加而减弱.在90 d浸泡期内,X80钢在模拟溶液中的腐蚀形态为全面腐蚀;其腐蚀速率随浸泡时间的增加而呈逐渐增大的趋势.     

纯镁表面NaMgF3膜层的制备及其耐腐蚀性能

采用4%(质量分数)NaF+冰醋酸溶液常温浸泡的方法,在纯镁表面制备氟化膜层来提高纯镁的耐腐蚀性。研究了冰醋酸浓度和浸泡时间对膜层质量的影响,利用SEM、XRD和EDS等分析了氟化膜层的形貌和结构,采用电化学实验、体外浸泡实验等研究了改性前后纯镁在模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性能。结果表明:当冰醋酸浓度为5%(体积分数)、处理时间为8 h时,可以得到致密、均匀的NaMgF₃膜层,该膜层由约0.3 μm粒径的颗粒构成。NaMgF₃膜层使纯镁的腐蚀电位提高了740 mV,腐蚀电流密度降低了两个数量级,浸泡过程中的腐蚀产物层更加平整。     

X80钢焊接接头在不同pH值土壤中的腐蚀电化学特征

高强度管线钢在油气管道长距离输送应用中埋地管道焊接接头处的腐蚀现象越发明显.为了探究高强度钢焊接接头在不同pH值土壤中的腐蚀行为,利用动电位极化及交流阻抗技术对X80钢焊接接头在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学特征进行测定,并结合金相显微镜对其腐蚀形貌进行了观察.结果表明:随着土壤pH值的增大,X80钢焊接接头的腐蚀速率呈现逐渐减小的趋势;当模拟溶液为弱酸性环境时,腐蚀产物膜遭到破坏,加剧了Cl-等腐蚀性离子对金属的腐蚀,试样电极表面腐蚀坑明显;当溶液为碱性环境时,腐蚀产物膜对材料起到一定的保护作用,金属腐蚀受到抑制;当溶液pH值为10.5时,电极表面出现了钝化膜,试样表面腐蚀现象不明显,只有几个微小的腐蚀坑存在.     

X80钢表面Ni涂层在饱和CO2模拟海水中的耐蚀性能

为了提高X80管线钢在含CO₂海水环境中的耐蚀性,采用电化学脉冲沉积法在X80管线钢表面电镀不同占空比的Ni涂层,研究了X80基体和占空比分别为50%、80%和100%的镀Ni涂层在饱和CO₂模拟海水中浸泡2 h和12 h的腐蚀规律。采用电化学方法、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对X80基体及其表面上不同占空比Ni涂层的耐蚀性能、微观形貌和结构进行测试评价。结果表明:通过在基体表面镀Ni涂层可以有效控制腐蚀,并且占空比100%的镀Ni涂层的耐蚀性最高。XRD结果表明,CO₂模拟海水环境中主要腐蚀生成物有Fe₃C、FeCO₃及FeOOH。对比分析试验结果对解决X80在含CO₂海水环境中的腐蚀问题并提出相应的防腐蚀措施有一定的借鉴与指导作用。     

低碳钢表面Fe-Ni合金层的制备及耐腐蚀性能

以纳米NiO粉体为Ni源,通过热扩渗在低碳钢表面制备Fe-Ni合金层,研究了处理温度对Fe-Ni合金层表面状态、结构和耐腐蚀性能的影响。结果表明:处理温度高于800℃可在低碳钢表面形成厚度20—25μm、表面Ni含量(原子分数)高于25%、与低碳钢基底形成了冶金结合的Fe-Ni合金层,处理温度不低于900℃时Fe-Ni合金层为单一α-Fe固溶体相。随着处理温度的提高,Fe-Ni合金层在质量分数为3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能提高。在3.5%的NaCl溶液中Fe-Ni合金层的Ecorr均较低碳钢的Ecorr发生了正移,Fe-Ni合金层的icorr均较低碳钢的icorr有不同程度的降低,Fe-Ni合金层的电化学阻抗均大于低碳钢的电化学阻抗。     

含缺陷涂层X80钢热影响区的电化学阻抗分析

为了进一步探讨X80钢涂层缺陷对耐土壤腐蚀性能及使用寿命的影响,将有无涂层缺陷的X80钢浸泡在玉门土壤模拟溶液中,采用电化学方法分析了其电化学阻抗谱。结果表明:无缺陷涂层的X80钢具有良好的防腐蚀效果;线缺陷涂层在不同测试期内的阻抗谱曲线都呈现为具有2个时间常数的双容抗弧特征;存在涂层缺陷时,外界腐蚀性介质会到达基体,使之腐蚀,随着腐蚀时间的延长,腐蚀产物会在缺陷处堆积;阴极反应形成的OH-增加会促使局部碱性环境的形成,进而导致X80钢涂层与基体界面剥离,发生缝隙腐蚀。     

温度对X80管线钢在0.5mol/L Na_2CO_3+1.0mol/L NaHCO_3溶液中电化学腐蚀性能的影响

目前,有关温度对CO_3~(2-)-HCO_3~-环境下X80管线钢腐蚀行为的影响规律尚无统一的认识。为了探究高强度钢在不同温度的0.5 mol/L Na_2CO_3+1.0 mol/L NaHCO_3溶液中的腐蚀行为,采用动电位极化、电化学阻抗技术,并结合金相显微镜观察研究了温度对X80管线钢在0.5 mol/L Na_2CO_3+1.0 mol/L NaHCO_3溶液中电化学腐蚀行为的影响规律,并通过Mott-Schottky曲线对不同温度下钝化膜的半导体性质进行探讨。结果表明:温度从30℃上升至75℃时,X80钢的点蚀电位和电荷转移电阻均逐渐减小,腐蚀现象越明显;当温度达到90℃时,点蚀电位和电荷转移电阻反而增大,腐蚀程度有所减缓;在0.3~0.7 V内,钝化膜呈现出典型的n型半导体特征;随着温度的升高,钝化膜内的施主电流密度和平带电位呈现先降低后增加的趋势,钝化膜稳定性先减弱后增强;在75~90℃之间存在一个临界温度,此温度下钝化膜的缺陷密度最大,保护性最差。     

吡咯单体浓度对聚吡咯膜层的防腐蚀性能影响研究

采用恒电位电化学沉积法,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为掺杂剂,通过调节吡咯单体浓度(0.05mol/L、0.10mol/L、0.15mol/L、0.20mol/L)在Q235钢表面制备出系列聚吡咯(PPy)膜层。红外光谱表征显示SDBS成功掺杂到PPy中;扫描电镜显示吡咯单体浓度为0.10mol/L时,得到的PPy颗粒尺寸最小,膜层最为致密;动电位极化曲线和电化学阻抗谱的测试研究了Q235钢表面系列PPy膜层的防腐蚀性能,确定了Py单体浓度为0.10mol/L时,PPy膜层的腐蚀电流I_corr和腐蚀速率CR最小,表现出优异的防腐蚀性能。     

应力作用下X80钢焊接接头在近中性pH值溶液中的电化学行为研究

管线钢近中性p H值环境应力腐蚀开裂(SCC)是管线失效的一种重要形式,但其发生机理仍不清楚,现场实际发现其易发生在焊缝附近。采用动电位极化和电化学阻抗技术研究了外加拉应力对X80钢焊接接头在近中性p H值溶液中电化学行为的影响。结果表明:应力使X80钢母材和焊缝的腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,应力促进了母材和焊缝的阳极溶解和阴极反应;在弹性变形区间,外加应力没有破坏腐蚀产物膜的完整性,腐蚀产物膜电阻几乎不变,应力使腐蚀产物膜孔隙结构变大,促进侵蚀性离子向电极表面扩散,母材和焊缝的电荷转移电阻明显减小;由于组织结构的原因,焊缝的应力影响系数比母材的大,X80钢焊缝比母材有更强的应力敏感性。     

NiO/CuO复合氧化物的制备及电化学性能研究

采用浸渍-水热沉淀法合成CuO掺杂Ni(OH)2前驱体,经300℃煅烧得NiO-CuO复合氧化物。利用FT-IR、XRD、SEM和恒流充放电分析测试复合材料的相结构、微观形貌和电化学性能。结果表明,当镍铜比为4∶1时,在5mA/cm2的电流密度下所得复合氧化物单电极比电容为822F/g,180次循环后衰减率仅为4.5%,循环可逆性能好。     

X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为

X80管线钢在油气输送中广泛使用,而对其在土壤溶液的腐蚀情况研究尚不够系统、深入.为此,采用电化学测试、扫描电镜观察、表面能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为与机理,分析了热处理和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响.结果表明,退火态X80钢的耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢的组织因热处理而发生改变有关;随浸泡时间的延长,两种状态X80钢总的腐蚀倾向均增加,但原始态时的腐蚀速率呈增大-减小-增大趋势,退火态时的腐蚀速率则呈增大趋势;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀行为与过程,使管线钢表面的局部腐蚀破坏程度增加.研究还发现Clˉ对X80钢的腐蚀起主导作用.     

非晶型超疏水和超亲水TiO2薄膜的制备与表征

通过溶胶-凝胶法, 以载玻片为基底制得非晶型纳米TiO₂薄膜, 用SEM、 XPS、 XRD和接触角测量仪研究了薄膜的微观形貌、 表面元素、 晶型结构及薄膜的疏水性, 用Wenzel、 Cassie 理论对纳米TiO₂薄膜的润湿性进行了理论分析。结果表明, 经紫外光照射16 h后, 薄膜表面由超疏水性变为超亲水性, 接触角接近0°。薄膜表面合适的粗糙度和低表面能材料表面修饰的协同作用使其表现出良好的超疏水性。     

X80钢在不同土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用失重法、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法研究了X80钢在3种土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X80钢在鄯善和新洲模拟溶液中以均匀腐蚀为主;而其在樟树模拟溶液中以点蚀为主。X80钢在3种不同模拟溶液中的腐蚀速率满足:樟树新洲鄯善。在鄯善模拟溶液中,结晶盐CaSO4.2H2O随浸泡时间的增加不断析出并沉积在腐蚀产物层表面,一定程度上抑制了Cl-和溶解O对X80钢的侵蚀作用,减缓了X80钢的均匀腐蚀速率。在樟树模拟溶液中,X80钢表面难以形成保护性产物层,腐蚀随时间不断加剧,最终促进点蚀的发生。     

CdSe纳晶薄膜电极的制备及其光电性能研究

利用化学溶液沉积法制备了CdSe纳晶薄膜,并用透射电子显微镜和扫描电子显微镜的EDS对其形貌和化学组成进行了表征.对CdSe纳晶薄膜电极的吸收光谱和光电性能进行了测试,结果表明,CdSe纳晶薄膜可以获得较好的光电流,这种薄膜电极改进后,可用于制作敏化太阳能电池的光阳极.     

Cl~-和应力对X80管线钢电化学腐蚀行为的影响

目前,对于Cl~-和应力同时作用时钢铁腐蚀行为及机理的研究不多。采用动电位极化和交流阻抗谱,研究了Cl~-和应力对X80管线钢在高pH值溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:Cl~-对X80管线钢的钝化行为有显著影响,当Cl~-浓度小于0.10 mol/L时,X80管线钢表面会形成稳定的钝化膜,当Cl~-浓度大于0.10 mol/L时,则不会形成稳定的钝化膜。在自腐蚀电位下,少量的Cl~-可增加X80管线钢的腐蚀倾向,但大量Cl~-可降低其腐蚀倾向。外加应力使交流阻抗谱低频区出现第二段容抗弧,并且提高自腐蚀电位下X80管线钢的溶解速率。     

Self-assembly of cerium oxide nanostructures in ice molds

The formation of nanorods, driven by the physicochemical phenomena during the freezing and after the aging of frozen ceria nanoparticle suspensions, is reported. During freezing of a dilute aqueous solution of CeO2 nanocrystals, some nuclei remain in solution while others are trapped inside micro- and nanometer voids formed within the growing ice front. Over time (2-3 weeks) the particles trapped within the nanometer-wide voids in the ice combine by an oriented attachment process to form ceria nanorods. The experimental observations are consistent with molecular dynamics simulations of particle aggregation in constrained environments. These observations suggest a possible strategy for the templated formation of nanostructures through self-assembly by exploiting natural phenomena, such as voids formed during freezing of water. This research suggests a very simple, green chemical route to guide the formation of one- and three-dimensional self-assembled nanostructures.