镁合金表面锌系磷化膜及硅酸盐封闭工艺与性能

为提高镁合金的耐蚀性能,在镁合金表面制备锌系磷化膜,并对磷化膜进行封闭。比较了未封闭磷化膜、浸油封闭磷化膜、铬酸盐封闭磷化膜和硅酸盐封闭磷化膜的表面形貌、元素组成、厚度和耐蚀性能,结果表明:浸油封闭、铬酸盐封闭和硅酸盐封闭对镁合金表面磷化膜的厚度基本没有影响,但封闭前后磷化膜的表面形貌和元素组成有所不同。Cr、Na和Si元素分别通过形成化学转化膜、胶体状膜或物理填充孔隙被引入封闭后磷化膜中。硅酸盐封闭磷化膜的致密性相对较好,使镁合金的耐蚀性能得到有效提高。在铬酸盐封闭逐渐被弃用的趋势下,效果较好并且低污染环保的硅酸盐封闭在磷化膜封闭中具有应用潜力。     

镁合金表面锌系磷化膜及硅酸盐封闭工艺与性能

为提高镁合金的耐蚀性能,在镁合金表面制备锌系磷化膜,并对磷化膜进行封闭。比较了未封闭磷化膜、浸油封闭磷化膜、铬酸盐封闭磷化膜和硅酸盐封闭磷化膜的表面形貌、元素组成、厚度和耐蚀性能,结果表明:浸油封闭、铬酸盐封闭和硅酸盐封闭对镁合金表面磷化膜的厚度基本没有影响,但封闭前后磷化膜的表面形貌和元素组成有所不同。Cr、Na和Si元素分别通过形成化学转化膜、胶体状膜或物理填充孔隙被引入封闭后磷化膜中。硅酸盐封闭磷化膜的致密性相对较好,使镁合金的耐蚀性能得到有效提高。在铬酸盐封闭逐渐被弃用的趋势下,效果较好并且低污染环保的硅酸盐封闭在磷化膜封闭中具有应用潜力。     

锆盐掺杂有机硅烷处理技术在35CrMo上的耐蚀性研究

介绍了一种用无机锆盐掺杂有机硅烷偶联剂用于替代传统磷化处理的硅烷处理技术。研究了锆盐掺杂有机硅烷膜在NaCl溶液中的耐蚀性能。采用塔菲尔曲线和交流阻抗谱(EIS)分析了硅烷膜的电化学行为以及硅烷膜失效的演化过程。结果表明,在35CrMo表面生成的转化膜能明显降低35CrMo的自腐蚀电流密度并提高35CrMo的阻抗值,意味着该硅烷膜可有效地阻挡腐蚀介质的浸入,提高35CrMo的耐蚀性能。长期浸泡实验结果表明,虽然转化膜浸泡48h后耐蚀性能大大降低,但是其阻抗值仍然较高,说明膜层对铜基底依然具有很好的保护作用。     

ZM5镁合金化学镀Ni-P合金镀层的电化学腐蚀行为

在ZM5镁合金表面制备了化学镀Ni-P合金镀层,并对其微观形貌、成分、相结构及电化学腐蚀行为进行了分析。结果表明:化学镀Ni-P合金镀层的厚度约为25μm,表面均匀、平整,内部致密无缺陷,与基体结合紧密,其结构为非晶态。与ZM5镁合金基体相比,化学镀Ni-P合金镀层的自腐蚀电位正移了1.171 V,自腐蚀电流密度减小了近3个数量级,表现出良好的耐蚀性。化学镀Ni-P合金镀层在阴极极化电位和自腐蚀电位下的阻抗谱均由两个容抗弧半圆组成,表现为均匀腐蚀。而阳极电位下化学镀Ni-P合金镀层的阻抗谱由容抗弧和Warburg阻抗组成,表现为局部腐蚀。化学镀Ni-P合金镀层在自腐蚀电位和阴极极化电位下工作能显著提高耐蚀性,并且在自腐蚀电位下的耐蚀性更好。而化学镀Ni-P合金镀层在阳极极化电位下的耐蚀性较差,不利于镀镍镁合金的长期使用。     

不同镁合金化学转化膜的性能研究

研究了锡酸盐转化膜、磷酸盐-高锰酸钾转化膜、锌系磷酸盐转化膜、钼酸盐转化膜、锰系磷酸盐转化膜的性能。采用电化学测试、浸泡试验、扫描电镜对5种镁合金化学转化膜的耐蚀性和微观形貌进行了测试。结果表明:锡酸盐转化膜的自腐蚀电流密度最低,自腐蚀电位正移最明显,容抗弧半径最大,失重量最低且平稳,耐蚀性最好。锡酸盐转化膜晶粒细小、均匀、堆积紧密,无缝隙,其相组成为Mg、Al_(12)Mg_(17)和MgSn(OH)_6。     

流动腐蚀介质中双相不锈钢的电化学阻抗谱

测定了流动氯化物体系中双相不锈钢电极的电化学阻抗谱,发现在单相流中,当流速低于临界值时,阻抗谱为直径较大的容抗弧;一旦流速超过临界值,阻抗谱特征为2个容抗弧.流动介质中加入固体颗粒之后,阻抗谱在低流速下高频区为容抗弧,低频区为直线段,而高流速下低频区则出现实部收缩现象.根据腐蚀电化学理论,提出了流动体系中双相不锈钢电极反应过程动力学模型,较好地解释了流动体系中双相不锈钢电极的电化学阻抗谱,进一步揭示了电化学腐蚀在双相不锈钢流动腐蚀过程中的主导作用机理.     

pH和时间对镁合金表面磷化膜形貌和耐蚀性的影响

用扫描电子显微镜和电化学阻抗谱研究了磷化液pH和磷化时间对镁合金表面磷化膜形貌和耐蚀性的影响。实验结果表明:当磷化液pH为2.5,磷化时间为20 min时,所得到的磷化膜对镁合金基体的保护作用最强,磷化膜在扫描电镜下观察呈连续的针尖状结构。     

汽车用冷轧板表面三种磷化膜的耐蚀性比较

在汽车用冷轧板表面制备了铁系磷化膜、锌-钙系磷化膜和锰系磷化膜。使用扫描电镜和能谱仪观察了三种磷化膜盐雾腐蚀前后的形貌,并分析了元素组成。使用电化学工作站测量了三种磷化膜的交流阻抗谱,并拟合得到电荷转移电阻。结果表明:铁系磷化膜腐蚀前后的形貌存在显著差异;锌-钙系磷化膜腐蚀前后晶粒形状发生改变,并且在晶粒表面明显可见微小的蚀坑;锰系磷化膜腐蚀前后的形貌差别不太明显。以电荷转移电阻为评价指标,三种磷化膜的耐蚀性都好于冷轧板的耐蚀性。锰系磷化膜的耐蚀性最好,其次为锌-钙系磷化膜,铁系磷化膜的耐蚀性最差。     

绿色磷化处理方法研究

传统磷化处理工艺中,重金属盐的使用对环境造成了严重污染。文中从磷化液配方和磷化后封闭液配方两方面入手,摒弃有毒重金属的使用,开发了一种磷化膜晶粒细小、附着力强、耐冲击性强的金属表面绿色磷化处理技术。以X70管线钢为基材,进行磷化处理,并通过磷化膜形貌分析、CuSO_4点滴实验、综合性能对比、线性极化分析和电化学阻抗分析等方法研究了磷化处理效果。经过绿色磷化处理,X70管线钢的腐蚀电流从55.105μA/cm~2下降到35.719μA/cm~2,再经硅酸盐封闭处理后,腐蚀电流下降到0.043μA/cm~2;磷化未封闭的X70管线钢表面的磷化膜是存在大量孔隙的非致密膜,通过硅酸盐封闭后,磷化膜的致密程度大幅提高,电导率大幅降低,对金属基体有较好的腐蚀保护作用。     

镁合金磷化工艺研究

以提高AZ91D镁合金耐蚀性为主要目的,采用化学磷化在其表面制备了锌系磷化膜。通过盐雾试验、电化学阻抗(EIS)以及Tafel曲线等方法研究了磷化膜的外观形貌与耐蚀性。结果表明,在磷化时间15 min,温度60℃,酸比6~8区间范围内磷化膜盐雾试验5.5 h不生锈腐蚀。调节磷化液酸比范围有效的改善了磷化膜的膜层质量,间接提高了镁合金的耐蚀性,延长使用寿命。     

焦磷酸钠对镁合金表面磷化膜结构和耐蚀性的影响

通过扫描电镜、极化曲线、电化学阻抗和盐水浸泡等实验研究了焦磷酸钠对镁合金表面磷化膜结构和耐蚀性的影响。实验结果表明:磷化液中加入焦磷酸钠后,镁合金表面磷化膜的结构更加致密和规整;在3.5%的NaCl溶液中,镁合金腐蚀电流密度由2.358×10-5A/cm2下降到1.257×10-5A/cm2、在100mHz下的阻抗值由1.707 kΩ上升到6.129 kΩ,表现出良好的防护性。     

镀锌钢板墨绿色钝化膜的腐蚀行为

采用极化曲线、电化学阻抗谱和中性盐雾试验,研究了镀锌钢板墨绿色钝化膜的耐蚀性.在质量分数为5%的NaCl溶液中,钝化试样的腐蚀电位较未钝化试样明显正移,腐蚀电流密度大幅降低.镀锌未钝化及钝化试样的Nyquist谱图呈现2个较为完整的容抗弧,说明腐蚀体系受电化学控制.墨绿色钝化试样的容抗弧半径较未钝化试样大,因为钝化膜的形成增大了腐蚀过程的反应电阻,从而提高了试样的耐腐蚀性能.在中性盐雾试验中,镀锌墨绿色钝化试样的耐白锈时间达到400 h.     

温度对镁合金微弧氧化膜在乙二醇水溶液中腐蚀行为的影响

在硅酸盐溶液中,利用微弧氧化(MAO)技术在镁合金AZ91D表面制备了氧化陶瓷膜。采用动电位极化和电化学阻抗谱的方法,研究AZ91D微弧氧化镁合金微弧氧化膜在含有NaCl的乙二醇水溶液中在不同温度的腐蚀行为,并用扫描电子显微镜观察了试样腐蚀前后的表面形貌。结果表明：随温度的升高,微弧氧化膜上的乙二醇分子逐步解析,氯离子代替乙二醇分子吸附至MAO膜层表面而导致腐蚀产生。     

温度对化学镀锡层形貌和耐蚀性的影响

对不同温度下制备的化学镀锡层进行了电化学腐蚀试验。使用电化学工作站测试了交流阻抗谱,研究了温度对化学镀锡层形貌和耐蚀性的影响。结果表明:Nyquist图显示不同温度下所得化学镀锡层的电化学阻抗谱都呈现出简单的容抗弧特征,随着温度从40℃升高到80℃,容抗弧半径总体上先增大后减小;Bode图显示不同温度下所得化学镀锡层的相位角与频率之间的关系曲线形状相似,在测试频率范围内都只出现一个相角峰。温度为60℃时制备的化学镀锡层表面块状颗粒的尺寸和分布最均匀,容抗弧半径最大,并且在较宽频率范围内的相位角都接近70°,表现出较好的耐蚀性。     

PTFE颗粒对建筑钢结构表面磷化膜耐蚀性的影响

将聚四氟乙烯(PTFE)颗粒以乳液形式添加到锌系磷化液中,在建筑钢结构表面制备磷化膜,研究了PTFE乳液体积分数对磷化膜的表面形貌、厚度、电化学阻抗谱和耐CuSO4点蚀时间的影响.结果表明:PTFE颗粒伴随着沉积过程被引入磷化膜中,起到物理填充的作用.适当提高PTFE乳液体积分数,可使磷化膜晶粒表面及晶粒间隙处附着的PTFE颗粒增多,阻止电荷转移和腐蚀介质扩散的能力增强,表现出良好的耐蚀性.但PTFE乳液体积分数过高时,团聚态PTFE颗粒吸附在磷化膜表面使成膜均匀性、致密性以及沉积速率降低,表现为耐蚀性下降.适宜的PTFE乳液体积分数为12 mL/L,由此制备的磷化膜均匀致密,厚度达到9.2μm左右,耐CuSO4点蚀时间与未添加PTFE乳液制备的磷化膜相比延长了60 s,表现出较好的防护性能.     

晶粒细化对金属Cr在含Cl-介质中腐蚀电化学行为的影响

采用机械合金化通过热压烧结工艺制备了纳米晶金属Cr,利用动电位扫描法和交流阻抗技术,与常规尺寸金属Cr对比研究了它们在含Cl-介质中的腐蚀性能以及晶粒细化对其腐蚀电化学行为的影响。结果表明：随着Cl-浓度的增加,不同晶粒尺寸金属Cr的腐蚀电流密度增大,腐蚀速度加快。晶粒尺寸降低后,在相同条件下,腐蚀电流密度变大,其抗腐蚀性能降低。两种尺寸金属Cr的极化曲线均出现了钝化由强到弱交替变化的趋势,反映了Cl-对钝化膜的破坏与修复作用。两种尺寸金属Cr的交流阻抗谱均呈单容抗弧特征,表明腐蚀过程受电化学反应控制。     

腐蚀产物膜对X80钢腐蚀行为的影响

通过线性极化、动电位极化和交流阻抗等电化学测试方法研究腐蚀产物膜对X80钢腐蚀行为的影响,采用电子扫描显微镜和X-射线衍射仪对X80钢在鹰潭酸性红壤模拟溶液中浸泡不同周期后的表面腐蚀产物膜进行微观形貌观察。结果表明,腐蚀产物膜主要由Fe3O4和FeO(OH)组成,覆盖有腐蚀产物膜试样的电荷转移电阻、极化率及容抗弧半径均比处于全浸周期试样的小,腐蚀产物膜明显加速了X80钢在酸性红壤溶液中的腐蚀速率。     

锌锰系磷化膜硅烷封闭工艺研究

通过单因素对比实验研究了不同硅烷偶联剂和添加剂对磷化膜封闭的影响,并利用加速腐蚀试验方法和电化学测试技术对硅烷封闭的磷化膜进行了性能测试。结果表明,采用3%硅烷偶联剂KH-560,5g/L硝酸铈的封闭液对锌锰系磷化膜封闭处理后,磷化膜中性盐雾试验72h未见腐蚀。极化曲线测试表明阴阳极过程都受到抑制,且经硅烷封闭的磷化膜自腐蚀电流明显降低。     

镁合金和稀土镁合金腐蚀性能研究

采用腐蚀介质浸泡试验,观测AZ80和AS2镁合金的腐蚀形貌,测定腐蚀失重曲线;应用电化学和恒载荷应力腐蚀的方法研究两种镁合金的耐蚀性能;探讨了两种合金的腐蚀机理。结果表明： AS2镁合金耐蚀性能优于AZ80镁合金,原因在于Ce的加入细化了晶粒,降低了镁合金中β相的量,而且使β相和γ相分布更均匀,从而阻碍腐蚀的发展。     

镁锂合金的锌系磷化

通过极化曲线优选了锌系磷化膜的配方,比较了镁锂合金基体和磷化膜的电化学阻抗谱,观察了60℃下不同磷化时间的磷化膜表面及截面微观形貌,分析了磷化膜的组成.结果表明,优选出的锌系磷化膜对镁锂合金基体具有较强的防护作用,与基体相比,低频容抗高度增加近4000倍;磷化膜的形貌为膜层附着镶嵌颗粒.能谱分析表明,膜层主要由P、Zn、O元素构成,磷化膜主要成分为磷化锌,颗粒处Zn和P的含量大于膜层处.