不锈钢表面纳米TiO2膜的制备及其耐蚀性能

电化学方法合成钛酸乙酯，加入乙酰丙酮改性，经溶胶-凝胶过程在不锈钢表面制备了纳米TiO2晶膜，FTIR，AFM和XRD法分别对TiO2膜进行了表征，基体表面修饰的TiO2膜具有均匀完整的纳米结构，晶粒粒径20nm，晶型结构主要为锐钛矿型，采用阳极极化曲线和浸泡实验测试了纳米TiO2晶膜在硫酸介质中的腐蚀行为，实验表明不锈钢表面覆盖纳米TiO2晶膜后耐蚀性能大幅度提高。     

合金化对不锈钢耐蚀性能影响的研究进展

不锈钢以其自身所具有的高度稳定特性,在生活和工业尤其是石油化工行业中得到越来越广泛的应用,成为当今必不可少的材料之一。然而,作为当前材料损失三大世界难题之一的金属腐蚀,则成为不锈钢材料进一步扩展使用领域的主要壁垒。目前,解决不锈钢材料腐蚀的主要措施有涂层及改变材料中的元素和含量(合金化)。涂层法的防护研究已取得了一定的进展,但仍存在着严重不足,涂料在生产和应用过程中对环境造成的二次污染,使其本身丧失了生存的能力。在石油化工行业中的材料腐蚀,不仅仅是来自于化工介质的直接侵蚀,更多的是在实际生产中的高温、高压和连续操作条件下综合作用的结果。而以改变材料的元素和含量为主的防护措施,不仅降低了涂层防护的弊端,而且能有效地改善石油化工管线设备的服役寿命。因此,近年来该方法已成为该领域的研究热点。合金化作为提高不锈钢耐腐蚀性能的重要途径之一,通过控制引入的微量元素种类和含量,充分挖掘微量元素的改善潜力是当前不锈钢合金化的主要方向。微量合金元素的可控加入,除了会改变原有主合金元素形成析出相的析出过程、分布、结构等来改善基体的性能,更多的作用形式则是通过自身形成特定的析出相,起到细化晶粒和强化等作用。因此,合理控制引入元素的种类和用量,是得到特定析出相进而实现改善不锈钢性能的关键。迄今为止,关于通过掺杂合金元素来提高不锈钢的耐腐蚀性能的研究工作,主要集中于单一掺杂常见的合金元素或者稀土元素对不锈钢材料的性能改善等方面。相关研究表明,相较于常见的合金元素,其他的微量元素如Co、Nb、Ru等同样在掺杂量较少的前提下能够实现对不锈钢耐蚀性能的优化。此外,在合金化过程中,复合添加合金元素既保持了单一元素自身的特定优势,也可以借助与其他元素间的相互作用达到较优异的改善效果。同时,大量的研究结果也发现,无论是单一或复合添加合金元素,合金元素的加入量对不锈钢中掺杂合金元素的改善作用至关重要。本文从改善不锈钢耐蚀性角度出发,总结了近些年合金化对不锈钢耐蚀性能影响的研究进展,同时对不同合金元素共存时对不锈钢耐蚀性能的影响进行了总结。在此基础上,指出了在不锈钢耐腐蚀研究和改善其耐蚀性能过程中存在的问题、可能的改善措施及未来可能的发展方向。     

方波恒电位着色时间对不锈钢着色膜耐蚀性能的影响

以方波电位着色法在不锈钢表面制备彩色膜,可获得较快的膜生长速率,现有的硫酸方波电位着色研究未涉及着色时间对彩色膜耐蚀性的影响。采用无铬硫酸体系对304不锈钢进行交流方波恒电位电化学着色,运用色差计、扫描电镜及能谱仪、腐蚀加速浸泡试验和交流阻抗测试等方法,重点研究了硫酸介质中交流方波着色时间对着色膜着色性能和膜耐腐蚀性能的影响。结果表明:在高低电位幅值分别为0 V和1 V的方波脉冲条件下,20～120 min的着色时间范围内,膜的厚度随着着色时间增加而增厚,呈现不同色彩;但膜的耐腐蚀性能随时间增加并不呈线性增加关系,着色时间超过80 min,着色膜耐腐蚀性能反而下降,这与膜的双层结构有关:当着色时间超过80 min后,膜层由微孔钝化膜单层结构转变为顶层覆盖岛状富铬氧化物层的双层膜结构,顶层膜小岛之间的缝隙导致膜的微观电化学非均匀性,从而使膜的耐腐蚀性能降低。     

强流脉冲电子束表面处理对不锈钢316L耐蚀性能的影响

利用"Nadezhda-2"型强流脉冲电子束装置,以奥氏体不锈钢316L为实验材料,分别通过金相显微镜、X射线衍射、电子探针及电化学腐蚀仪等手段对处理后的样品进行组织分析和性能测试.结果表明,处理材料表层微晶粒尺寸明显细化(纳米化),同时形成显著的(111)晶面择优取向,表面层成分分布趋于均匀.上述脉冲强流电子束轰击诱发的材料组织、结构及成分分布变化构成不锈钢316L耐蚀性能提高的主要原因.     

高硅对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响

用动电位扫描、Ｘ－射线衍射和扫描电镜研究了高硅奥氏体不锈钢在９３％Ｈ２ＳＯ４、９５％Ｈ２ＳＯ４和１０％ＦｅＣｌ３介质中的腐蚀行为。结果表明,含有高硅的奥氏体不锈钢其耐蚀性能均得到提高,主要是因为硅的加入改善了不锈钢的钝化性能,加快了不锈钢在介质中由活化状态到钝化状态的转变。     

激光表面改性对金属材料表面耐蚀性能的影响

综述了金属材料表面激光改性的工艺方法和特点，及其对金属腐蚀行为的影响，提出了金属表面激光改性中存在的问题及相应的改进措施。     

硝酸镧掺杂对6061铝合金表面硅烷膜耐蚀性能的影响

为改善铝及铝合金的表面防腐蚀性能,在γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)基础溶液中添加不同含量的硝酸镧,在6061铝合金表面制备不同硝酸镧浓度掺杂的硅烷-镧盐复合膜;采用极化曲线、硫酸铜点滴、腐蚀失重率试验等方法分析膜层性能,并得出了镧盐最佳用量。对比分析了最佳镧盐用量下复合膜、硅烷膜和稀土转化膜的耐蚀性能。结果表明:在KH-560硅烷膜制备过程中添加一定量硝酸镧可有效提高硅烷膜的耐蚀性,添加15 g/L硝酸镧时,形成的复合膜层致密且没有裂纹,耐蚀性最好;与单一的硅烷、镧盐转化膜相比,复合膜表现出很好的耐蚀性。     

不锈钢表面氧化膜层对Zn与不锈钢交互作用的影响

对空气自钝化、HNO_3化学钝化、高温氧化的不锈钢与低熔点金属Zn之间的交互作用进行了研究,揭示了不锈钢表面氧化膜层对两者交互行为的作用机理。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了交互作用后生成化合物的界面和表面形貌,采用能谱分析仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)检测了化合物的元素组成和相成分。结果表明:Zn与不锈钢通过形成细小颗粒状δ-(Fe,Cr)Zn_(10)相和块状ζ-(Fe,Cr)Zn_(13)化合物的方式直接接触。空气自钝化和化学钝化处理使不锈钢表面生长钝化膜,降低了Fe-Zn化合物层的厚度,钝化膜阻碍了两者之间的交互作用。原子通过钝化膜的缺陷进行扩散反应,使Zn与不锈钢直接接触形成界面化合物,而钝化膜也在一定程度上抑制了Zn与不锈钢的交互作用。     

不锈钢表面膜的耐蚀性能

不锈钢是以铁—铬为主要成分的合金,它和铝合金一样,是一种易钝化的合金,因此,在空气中和有氧或氧化剂存在的介质中,容易形成一层薄薄的然而是致密的钝化膜。不锈钢的耐蚀性在很大程度上将取决于这层表面膜的特性(例如膜的化学成分、价态和结构等参数),因此,很久以来,人们对下锈钢的表面膜进行了大量的研究工作。人们也利用不锈钢的这个性能来提     

坚膜对不锈钢着色膜性能的影响

坚膜处理对不锈钢着色膜的耐磨性和耐蚀性有重要的影响。研究了2种不同坚膜方法处理后膜的耐磨性和耐蚀性,利用扫描电镜及X射线能谱仪对坚膜处理前后着色膜的表面形貌和成分进行了分析,讨论了坚膜处理对彩色不锈钢耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明:经电解坚膜处理后着色膜的耐磨性和耐蚀性明显优于经化学坚膜处理后的着色膜;坚膜前着色膜疏松、柔软、不耐磨、易被污物沾染,电解坚膜处理后由于膜中Cr、O的富集,膜上微孔基本消失,增强了膜的耐磨性能和耐蚀性能。     

热处理温度对非晶合金耐蚀性能的影响

目的 在非晶合金过冷液相区范围内研究热处理温度对非晶合金耐蚀性能的影响。方法 采用差示扫描量热法来表征非晶合金,并作出非晶合金的差热曲线,以此来确定非晶合金的玻璃化转变温度Tg和晶化温度Tx,进而求出其过冷液相区范围,以此来确定热处理退火温度范围。随后在过冷液相区范围内均匀选取3个不同温度点对非晶合金进行热处理,最后在质量分数为3.5%的NaCl溶液中对非晶合金进行电化学测试,并与未处理样品进行比较,进而发现其耐蚀性规律。结果 经过不同的热处理后,非晶合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀结果相差较多。结论 在保温时间和冷却方式不变时,随着热处理温度的增加,非晶合金的耐蚀性呈下降趋势。退火温度为540 ℃时,非晶合金的耐蚀性能最佳。     

不锈钢电化学着金黄色及其耐蚀性研究

通过正交试验研制了一种奥氏体不锈钢低温、无铬环保型电化学着色新工艺,获得了其最佳配方及工艺参数为:硼酸8 g/L、柠檬酸三铵10g/L、硫酸亚铁铵25g/L、添加剂ZH-L 4.0 mL,电位-600～-700 mV,温度60～70 ℃,时间3～5 min,pH值8.0.所得到的不锈钢着色膜光亮美观、呈金黄色,具有优越的耐蚀性.采用电化学方法研究了不锈钢表面着色膜在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线,结果表明,不锈钢着色显著提高了膜的电化学稳定性,经封闭处理后其耐点蚀能力大为提高,腐蚀电流密度较小.     

紫铜表面新型无铬转化膜的耐蚀性能

目前,常规紫铜无铬转化液主要由苯骈三氮唑(BTA)、配位剂和表面活性剂组成,所得转化膜的耐蚀性较差。在常规无铬转化液中加入钼酸钠和硝酸镧,并确定了一种环保型紫铜表面无铬成膜工艺:12 g/LBTA,8 g/L Na2MoO4,4 g/L La(NO3)3.6H2O,10 g/L C6H8O7,4 g/L C7H6O6S.2H2O,温度50℃,时间5 min。通过中性盐雾试验测试了所得转化膜的耐蚀性;采用极化曲线和交流阻抗谱分析了转化膜在1 mol/L HCl中的电化学行为,同时用场发射扫描电镜(FESEM)观察了转化膜的表面形貌。结果表明:本工艺无铬、环保,可在紫铜表面形成完整、致密的转化膜,缓蚀率达98.8%,耐蚀性优于铬酸盐钝化膜和常规无铬钝化膜。     

乙醇胺添加剂对AZ91D镁合金表面磷化膜耐蚀性能的影响研究

以磷酸盐化学转化膜为研究体系,采用动电位极化和交流阻抗分析方法及检测手段,研究乙醇胺添加剂及其浓度对AZ91D镁合金磷化膜耐蚀性能的影响.研究发现,(1)乙醇胺(MEA)作为添加剂可有效改善AZ91D镁合金表面磷化膜的耐蚀性能.在MEA添加量为1.2g/L时,磷化膜的耐蚀性最好.添加乙醇胺1.2g/L时制备的磷化膜,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的耐蚀性能比AZ91D镁合金基体提高了10倍;(2)MEA浓度在0.4～1.2g/L时,磷化膜的R_(ct)随MEA浓度增加成线性增长关系.MEA浓度1.2g/L时达到最大值.磷化膜的R_p在MEA浓度为1.2g/L时达到最高值.当MEA浓度继续增加时,R_p明显下降.MEA浓度控制在0.8＜C_(MEA)＜1.6g/L时获得的磷化膜的耐蚀性能最好.     

不锈钢表面功能性硅氧烷膜的制备与性能研究

采用双功能性1,2-二(甲氧基二乙氧基硅基)乙烷为原料,在奥氏体304不锈钢表面制备了有机-无机杂化硅氧烷膜(BMBSE),并通过FTRA-IR、SEM、EIS、动电位极化曲线及接触角测量仪对薄膜的性能进行测试和表征.结果表明,致密完整无缺陷的双功能性BMBSE硅氧烷通过形成Si-O-Fe化学键与不锈钢基体结合;硅烷膜与水的接触角为94.2°,具有一定的疏水性;在55%的溴化锂溶液中的动电位极化曲线和EIS测试表明,双功能性硅氧烷BMBSE膜极大的改善了不锈钢的耐腐蚀能力.同时,给出了不锈钢表面双功能性硅氧烷BMBSE膜的阻抗模型以及相关拟合参数.     

固溶处理对2205双相不锈钢耐蚀性能的影响

利用箱式电阻炉、金相显微镜、电化学工作站等设备研究固溶处理温度对2205不锈钢在不同介质中显微组织和耐蚀性的影响。结果表明,随着固溶温度升高,奥氏体含量不断减少,铁素体含量不断增多;在p H值不同的溶液中,双相不锈钢的耐蚀性能有一定差异:酸性溶液中,在1 050℃左右进行固溶处理,此时的双相不锈钢奥氏体与铁素体含量比接近1∶1,耐酸性能较好,而在碱性溶液中,1 100℃固溶处理时的腐蚀速度较小,耐蚀性能较好;1 100℃固溶处理的双相不锈钢在含氯离子的环境中虽无明显钝化区,但腐蚀速率较小,具有一定耐点蚀性能。     

基体预处理对稀土转化膜耐蚀性能的影响

为了优化转化膜的预处理工艺和耐蚀性能,选用不同的预处理工艺制备了系列转化膜。通过盐雾实验评价了预处理工艺对转化膜耐蚀性能的影响,获得两种较优工艺(4#和8#)。采用动态极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了经4#和8#预处理后转化膜在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀性能的变化;借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和润湿角测试仪,系统研究了4#和8#预处理工艺对成膜前后表面的形貌、成分和润湿性的影响;利用涡流测厚仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了4#和8#预处理工艺对转化膜生长速度、表面硬度和耐磨性的影响。结果表明,较佳的预处理工艺使铝合金表面阴极点适当暴露分布均匀、润湿性好、成膜速度适中,生成的转化膜致密完整、膜层更厚,耐蚀性更好;研究显示8#是较佳预处理工艺。     

激光表面处理对金属基复合材料耐蚀性能的影响

综述了国内外有关激光表面处理改善金属基复合材料耐蚀性的研究现状,从激光表面熔凝、表面合金化以及表面熔覆等几个方面论述了激光表面处理对金属基复合材料耐蚀行为的影响规律和特点,并讨论了激光参数对金属基复合材料表面处理的影响.研究结果表明,激光表面熔凝可能导致某些金属间化合物和部分增强体分解,减少在复合材料组织中形成原电池从而加速材料腐蚀的机会;激光表面合金化是用激光将涂覆在复合材料表面少量的合金元素熔化,在快冷后形成不同于基体的耐蚀性较高的合金化表面层;激光表面熔覆则是在基体表面形成一层较厚的涂覆合金层,表面的合金层将基体与腐蚀介质隔绝开,从而提高材料的耐蚀性.利用激光表面处理改善金属基复合材料的耐蚀性是一种较为有效的方法.     

不锈钢阳极氧化着金黄色技术的研究

对不锈钢阳极氧化着色金黄色技术进行了研究,并运用正交试验法确定了最佳工艺条件,所得到的不锈钢着色光亮美观,呈金黄色,具有优良的耐蚀性,耐磨性和良好的附着力。