镀锌钢表面硅烷掺杂电泳漆涂层的腐蚀电化学行为研究

将γ-(2,3环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷 (GPTMS) 掺杂到不含颜料的水性环氧树脂中,通过一步电泳法在镀锌钢表面构建得到硅烷掺杂的电泳漆涂层。采用电化学阻抗谱和扫描电化学显微镜技术研究了涂层体系的防护性能,并结合其它手段开展了机理研究。结果表明,有机硅烷的加入能够显著提高环氧电泳漆涂层在腐蚀介质中的防护性能,硅烷掺杂抑制环氧涂层的吸水和溶胀。提出了硅烷掺杂电泳漆涂层的如下防护机理：一方面,GPTMS的掺杂增加了涂层的交联程度;另一方面,电泳过程中促进GPTMS组分在金属与涂层界面的优先沉积形成富集层,从而提高了基体与涂层间的结合力。     

掺杂CaCO_3对熔盐电脱氧制备金属锆的影响

采用熔盐电脱氧法,在CaCl2熔盐中,以烧结的掺杂了不同摩尔分数CaCO3的ZrO2为阴极,石墨棒为阳极,制备出了金属锆。研究了掺杂物及其掺杂量对阴极的形貌和电解反应的影响。结果表明:掺杂物CaCO3提高了ZrO2电解脱氧的速度。其原因是在反应过程中,制备阴极时CaCO3分解生成的CaO溶解在熔盐中,在阴极内部形成更多的反应界面,提高了阴极的电化学反应活性,加快电解反应的进行,从而提高了电流效率,缩短了熔盐电脱氧制备金属锆的时间。     

混合氧化物直接电化学还原制备TiZr合金

采用电化学还原法,温度为900℃,在CaCl2熔盐中以烧结的ZrO2与TiO2混合氧化物(Ti、Zr原子比为1:1)为阴极,石墨棒为阳极,制备出了钛锆合金,初步探讨了钛锆的合金化历程。结果表明,所得合金的化学组成与投料能够保持一致,即电化学还原法由混合氧化物直接制得组分可控的TiZr合金。推断其合金化历程可能为:部分ZrO2、TiO2先钙钛矿化为CaZrO3及CaTimOn,然后还原为金属后固溶为TiZr;其余ZrO2、TiO2先形成CaZrmTinOx,然后直接还原为TiZr。     

改性纳米ZrO_2/环氧涂层的耐蚀性能研究

为了提高纳米材料在环氧树脂中的异相分散效果,采用十二烷基苯磺酸钠对自制纳米ZrO2表面进行修饰改性。采用XRD和FTIR技术对改性纳米ZrO2进行了表征,利用SEM/EDS观察了纳米ZrO2在环氧涂层中的分散效果,使用电化学阻抗谱技术研究了改性纳米ZrO2/环氧涂层对Q235钢的防护效果。结果表明:十二烷基苯磺酸钠成功接枝到纳米ZrO2表面,提高了纳米ZrO2在环氧树脂中的分散效果。环氧涂层的附着力随着纳米ZrO2含量的升高而降低,当纳米ZrO2在环氧树脂中的含量为1%时,涂层耐渗透性能好,涂层电阻大,对Q235钢防护性能最佳。     

5182铝合金表面锆系薄膜生长及其对耐蚀性能的影响

为研究5182铝合金表面锆系薄膜生长规律及其对耐蚀性的影响,对5182铝合金进行不同时间的锆系薄膜处理,采用扫描电镜观察了薄膜处理后的表面样品形貌,采用铜加速盐雾试验测试了5182铝合金锆系薄膜+电泳处理后的单边腐蚀性能,并结合辉光放电光谱及电化学测试分析了表面成份及其对耐蚀性能的影响。结果表明:5182铝合金表面锆系薄膜膜重随着时间的增加呈现先增加后减小的趋势,其表面薄膜生长分为原始氧化膜溶解、锆系薄膜的形核生长、薄膜逐渐停止生长并轻微溶解三个阶段。经过锆系薄膜处理的5182铝合金样品的单边腐蚀扩展量明显少于未处理样品。样品经过锆系薄膜处理后,自腐蚀电流密度较处理前降低一个数量级,经过锆系薄膜处理+阴极电泳处理后,自腐蚀电流密度较处理前降低两个数量级。锆系薄膜+电泳处理在5182铝合金车身涂层中共同发挥防腐蚀作用,电泳层可以隔绝腐蚀介质与基体接触,防止材料的全面腐蚀;锆系薄膜处理可以抑制腐蚀在铝合金金属-电泳层界面扩展,确保涂层体系局部破坏后腐蚀不快速扩展。     

32Cr2MoV钢表面电泳沉积氧化铝和氧化锆涂层*

采用电泳沉积法以硝酸铝和硝酸钇为溶胶原料,在溶胶制备过程中加入钇稳氧化锆(YSZ),然后利用电泳沉积和热压滤烧结相结合方法在32Cr2MoV钢表面制备氧化铝和氧化锆涂层。用扫描电子显微镜(SEM)对涂层表面及界面形貌进行观察,利用X射线衍射仪(XRD)对涂层物相组成进行分析,采用热循环氧化试验研究涂层对基体在900℃空气中高温氧化行为的影响。结果表明,利用电泳沉积法在32Cr2MoV钢表面制备了一层致密陶瓷涂层,经热压滤烧结后涂层由表层α-Al2O3和ZrO2、次表层Fe的氧化物以及靠近基体的Fe、Mo、Cr氧化物层组成,经900℃热循环氧化试验表明,陶瓷复合涂层对基体32Cr2MoV钢起到了一定的抗氧化保护作用。     

溶胶-凝胶法制备氧化锆粉体

以正丙醇锆为锆源,采用溶胶-凝胶法制备了ZrO2粉体。研究了硝酸含量对凝胶时间及热处理温度对ZrO2晶型的影响规律。通过控制硝酸含量可以有效改变凝胶时间;通过锆醇盐水解缩聚制备的ZrO2干凝胶,在低温下热处理首先形成ZrO2四方相,在较高温度热处理后才转变为单斜相;锆醇盐水解缩聚制备的氧化锆粉体在1200℃以后烧结过程明显加快。     

热处理气氛对ZrO_2活性扩散障/NiCrAl涂层界面反应的影响

为研究ZrO2活性扩散障的形成机制,采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)在DD5镍基高温合金表面分别沉积ZrO2先驱层与NiCrAl涂层,分别在真空条件和大气条件下对试样进行温度为700,800及900℃,时间为5h的高温热处理。分析了试样的截面形貌、扩散反应区厚度以及ZrO2/NiCrAl涂层界面处的元素分布,并研究了热处理气氛对ZrO2/NiCrAl涂层界面反应的影响。结果表明:真空条件更有益于界面反应的进行,并发现经过900℃热处理5h后,ZrO2活性扩散障/NiCrAl涂层界面之间形成了致密的Al2O3阻挡层;而在大气气氛下,NiCrAl涂层中部分Al元素向表面扩散形成氧化膜,从而影响了ZrO2/NiCrAl涂层的界面反应。     

Pt(100)/ZrO2(100)界面性质的第一性原理

采用密度泛函理论的平面波赝势法,分别研究在ZrO2(100)面上以氧为键桥和以锆为键桥的Pt(100)/ZrO2(100)界面模型的结合能、电子结构以及等电荷差分密度分布图。结果发现:在以氧为键桥的Pt(100)/ZrO2(100)-bridgeO界面结合能为1.978J/m2,而以锆为键桥的Pt(100)/ZrO2(100)-bridgeZr界面结合能为10.035J/m2,前者的界面结合能低于后者的界面结合能,即以锆为键桥的ZrO2(100)更容易与Pt(100)面结合。通过电子结构和等电荷差分密度分布图分析可知,以氧为键桥的Pt(100)/ZrO2(100)-bridgeO时,主要是锆氧之间存在电子转移,而以锆为键桥的Pt(100)/ZrO2(100)-bridgeZr时,不仅锆氧之间、而且铂锆之间也存在电子转移,铂锆之间主要是锆的4d电子轨道和铂的5d以及部分6s、5p电子轨道上的电子发生了转移并且成键结合,这说明在铂基材料中以锆为键桥的界面结合能有效提高铂基材料的强度。     

烧结NdFeB表面碳纳米管/环氧树脂复合涂层的性能

采用阴极电泳沉积技术在烧结钕铁硼磁体表面制备了碳纳米管/环氧树脂复合涂层,利用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、电化学工作站、稀硫酸浸泡试验、盐雾试验、PCT试验、拉伸试验、划线格试验和铅笔硬度计分析了涂层的表面形貌、耐腐蚀性能和力学性能。结果表明,复合涂层表面光滑平整,无宏观缺陷,碳纳米管均匀弥散地镶嵌在环氧树脂涂层中;碳纳米管/环氧树脂复合涂层能有效提高烧结钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能;而且,碳纳米管有效地提高了涂层的力学性能。     

SiO2 对镁合金阴极电泳涂层耐磨性的影响

目的提高镁合金有机涂层的耐磨性能。方法用KH450硅烷改性Si O2粉体,并充分分散于电泳漆中。用KH460硅烷预处理镁合金表面,并阴极电泳复合涂层。通过铅笔硬度测试、摩擦磨损实验、画圈附着力测试、NMP(N甲基吡咯烷酮)试验和Machu试验,分别评价阴极电泳涂层的硬度、耐磨性能、附着力、抗NMP溶胀性能和耐蚀性,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行分析。结果在镁合金用KH460预处理的前提下,添加Si O2粉体使涂层硬度由4H上升为5H,同时也提高了涂层的耐蚀性,并且涂层的附着力保持为1级,抗NMP溶胀性能仍120 h。在预处理镁合金基体上制得的原漆涂层和添加纳米Si O2的涂层耐磨性较好,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.47和0.475,摩擦系数均低于0.4;在未预处理镁合金基体上制备的原漆涂层和在预处理镁合金基体上制备的添加微米Si O2的涂层耐磨性较差,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.665和0.673,摩擦系数均大于0.7。四种涂层磨损破坏的机制主要为疲劳破坏。结论 Si O2粉体的加入可以有效提高涂层的耐蚀性和铅笔硬度,同时不降低涂层的附着力和抗NMP溶胀性能。用硅烷对镁合金进行预处理,向电泳漆中添加硅烷处理的纳米Si O2,可有效提高阴极电泳涂层的耐磨性。     

金属锆的熔盐电脱氧制备

采用熔盐电脱氧法,在CaCl2熔盐中以烧结的ZrO2为阴极,石墨棒为阳极,温度为900℃,电压为3.1 V,制备出了金属锆.借助SEM和XRD研究了阴极的形貌及其对电解反应的影响,初步探讨了电脱氧反应的机理.结果表明,电解过程中脱氧速度不均匀,ZrO2电极的还原是由外向内,由高价向低价再到金属而分步进行的.电解10 h后,金属锆含量为93%(质量分数,下同),由于金属中存在固溶氧,即使延长电解时间,氧也不能完全脱除.     

硅烷处理对 EW75 M 稀土镁合金阴极电泳涂层性能的影响

目的探究硅烷处理对阴极电泳涂层的耐腐蚀性能及其与基体间结合力的影响。方法对稀土镁合金表面进行硅烷前处理,再沉积阴极电泳涂层,评价涂层的耐腐蚀性能、抗溶胀性能,分析涂层的腐蚀微观形貌、组织结构及界面结合。结果硅烷膜层具有一定的防护性能,能够减少阴极电泳涂层针孔、橘皮的出现,增强阴极电泳涂层的致密性。硅烷改性能够提高阴极电泳涂层与基体的结合力,硅烷预处理的电泳试样在NMP溶液中浸泡102 h,依然结合完好;而未经硅烷预处理的电泳试样浸泡7 min后,涂层就完全剥落。此外,硅烷处理能够极大地改善阴极电泳涂层的阻抗性能,使涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡227 h的极化电阻Rp仍在108数量级以上。结论硅烷阴极电泳复合涂层具有良好的耐蚀性能和抗溶胀性能,值得推广应用。     

用电化学阻抗谱(EIS)研究环氧树脂涂层的防腐蚀性能

测试了环氧树脂/钢体系在3.5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱,并结合激光拉曼光谱测量和扫描电镜观察,系统地研究了有机涂层/金属体系性能与失效过程。重点在于涂层内部腐蚀性介质的传输以及涂层/金属界面发生的变化。结果表明:浸泡初期阻抗减小,中期阻抗增大,后期阻抗又减小,这与界面处生成的腐蚀产物膜有关。随着涂层在电解质溶液中浸泡时间的延长,涂层中Cl-浓度增加,破坏了界面处的腐蚀产物膜。     

直接电脱氧法制备金属锆

在800℃下的CaCl2-NaCl混合熔盐中,以烧结后的ZrO2片体作阴极,高纯石墨碳棒作阳极,在工作电压3.1 V时,采用直接电脱氧法制备金属锆。研究不同烧结温度和压实压力对阴极片体的微观形貌及其对电脱氧反应过程的影响,并利用XRD谱分析电脱氧产物的相组成。结果表明：采用直接电脱氧法可以制备金属锆;16 MPa、1 000℃时制备的阴极片电脱氧反应的平均稳定电流最大;产物中既含有锆的低价氧化物ZrO2-x,也含有锆钙氧化物CaZrO3。     

锆合金在HCl和H2SO4溶液中的耐蚀性能研究

采用化学浸泡、电化学测试和物理检测技术,研究了HCl和H2SO4溶液中锆合金的腐蚀行为.结果表明,锆合金在还原性的HCl和低浓度H2SO4溶液中,具有优异的耐蚀性,而在高浓度的氧化性H2SO4溶液中腐蚀速率显著增大.物理检测结果显示,腐蚀的锆合金表面均匀地覆盖着弥散分布的微小颗粒状ZrO2.还原性的HCl和低浓度H2SO4溶液中ZrO2膜保持了原有的致密性,增强了锆合金的耐蚀性能.而高浓度H2SO4溶液中,在其强氧化作用下,锆合金基体/膜界面处不断生成ZrO2.当膜增加到一定厚度时,氧化膜的晶格参数与金属的晶格参数不一致,产生内应力,降低了氧化膜的附着力,直至氧化膜破裂,露出新鲜的锆合金表面.继之,新鲜的锆合金再次被氧化,以此循环往复,导致锆合金在浓H2SO4溶液中腐蚀加剧.     

阴极掺杂提高熔盐电脱氧制备锆电解效率的机制

采用熔盐电脱氧法,在CaCl2熔盐中,以烧结的方式掺杂不同摩尔分数CaCO3粉末的ZrO2为阴极,石墨棒为阳极,温度为900 ℃,电压为3.1 V, 制备出锆.研究掺杂物及其浓度对阴极的形貌、电解反应的影响.结果表明:掺杂物CaCO3提高了ZrO2电解脱氧的速度;掺杂还增加电脱氧的有效反应面积,使电流效率提高,有效地缩短电脱氧所需的时间.     

WBE技术研究水线区破损涂层的剥离机制-Ⅱ

应用阵列电极(WBE)联合电化学阻抗谱(EIS)技术,研究了气/液界面水线处破损涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的水线区破损涂层剥离行为。对比涂层剥离过程的腐蚀电流密度和阻抗谱分布行为,探讨了破损涂层在水线区的剥离机制。结果表明,涂层破损区和固有缺陷区均能够加速附近涂层阴极剥离过程。水线区破损涂层剥离行为特征为,破损区和固有缺陷区附近涂层首先发生阴极剥离,进而向外部涂层/金属界面扩展。此外,研究发现,破损区位于水线上方和下方时,其推动阴极剥离能力不同,即,加速水线下方涂层剥离作用弱于水线上方区域,致使水线及水线上方涂层剥离速率明显大于水线下涂层剥离速率。其原因显然与阴极剥离区溶解氧含量有关,即富氧区阴极剥离扩展速率大于乏氧区阴极剥离速率。     

脉冲电化学沉积制备n-HA/ZrO2复合涂层

用脉冲电化学沉积法在生物医用钛金属表面成功制备了纳米RA/ZrO2复合涂层,涂层中的成分均以离子形式沉积到基材上,得到ZrO2均匀分布的HA/ZrO2复合涂层.脉冲电位为-3.5 V时有利于离子的沉积结晶,有利于复合涂层的沉积.复合涂层的成分、结构、形貌及生物活性等的研究结果表明:复合涂层烧结前成分为HA、OCP及碱式硝酸锫,高温烧结后得到均匀致密HA/ZtO2复合涂层.检测表明HA/ZrO2复合涂层能够诱导磷灰石生成,具有较好的生物活性.     

纳米SiO_2-稀土元素复合改性环氧树脂防腐蚀涂料的耐蚀性

通过在溶胶凝胶过程中原位添加硝酸钬、硝酸铒、硝酸钐稀土金属,制备改性纳米SiO2,并将其添加到环氧树脂中得到一种纳米SiO2-稀土金属复合改性环氧树脂涂料。用红外光谱仪对改性前后的纳米粒子进行了结构表征;采用电化学方法测试了复合改性环氧树脂涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。结果表明,添加纳米SiO2-硝酸铒复合改性环氧树脂涂料的防腐蚀性能最佳。