激光化学诱导液相腐蚀新方法

提出了一种激光诱导液相腐蚀新方法——抗蚀膜掩蔽法。抗蚀膜掩蔽法是指在激光腐蚀中,用抗蚀膜来实现对激光腐蚀区域的控制。理论分析和实验结果都表明,抗蚀膜掩蔽法可以有效地控制激光化学腐蚀的图像形状;因不需要对激光光束进行聚焦,光传播垂直于基片表面,制作出的腐蚀孔侧壁可以具有很高的垂直度;利用激光光束中心区域能量分布近似均匀的特点,使小面积腐蚀区域的腐蚀速率近似相等,腐蚀面内各点没有明显的高度差。因为以上优点,抗蚀膜掩蔽法能克服现有激光腐蚀方法的诸多弊端,简化激光腐蚀工艺,在特殊结构光电器件和光电集成中具有广泛的应用前景。     

射频等离子体中绝缘基片上自偏压的研究

在薄膜沉积和离子束刻蚀技术中，通常要给绝缘基片加上一个射频或脉冲电极，以便在绝缘基片上形成一个自偏压来控制轰击到绝缘基片表面的离子能量。由于绝缘基片上的自偏压不便于测量，在研究中，大多采用射频电极上的偏压来代替绝缘基片表面的实际自偏压。本文在研究中发现，绝缘基片表面的自偏压与射频输入电极上的自偏压有一定的差别，并且随着射频输入电极结构的变化和绝缘基片面积的变化，这个差异将发生意想不到的变化，并对绝缘基片厚度对自偏压的影响进行了进一步的研究和分析。这一研究对射频等离子体自偏压控制离子能量等成膜工艺具有重要的意义。     

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.     

X52钢在靖西一线模拟土壤环境中的电化学腐蚀行为

为分析X52钢在西部地区土壤环境中的腐蚀机制,以安塞土壤环境为基础,采用动电位极化技术、电化学阻抗技术和扫描电镜研究了土壤含水量和离子浓度对X52钢腐蚀过程的影响规律。结果表明：X52钢在20%含水量安塞土壤介质中的电荷转移电阻远大于在高含水量土壤介质中的;腐蚀速率随土壤中含水量的增加呈现先增加后降低的趋势。20%含水量安塞土壤介质中X52钢表面存在少量腐蚀坑,增加土壤含水量导致腐蚀坑数量显著增加,同时发现腐蚀产物颗粒底部呈现溃疡状腐蚀形貌。NS4土壤模拟溶液中的阴离子浓度大于安塞土壤模拟溶液的,导致X52钢在NS4模拟溶液中的耐腐蚀性较差;EIS结果表明溶液中阴离子浓度的增加降低了溶液电阻和电荷转移电阻,促使电极反应从活化控制转变为浓度扩散控制。     

磁场对电化学腐蚀行为的影响

磁场在未来可能成为一种主要的防腐蚀方法,从腐蚀速率、腐蚀形貌、传质速率、自腐蚀状态、阳极溶解和阴极去极化等几个方面综述了磁场对电化学腐蚀过程的影响。磁感应强度与腐蚀速率为非正相关关系,磁场在电极表面的不均匀分布与其腐蚀形貌有良好的对应关系。磁场对电化学过程的影响最主要体现在液相传质步骤,对由电子转移步骤控制的电化学过程的影响微乎其微,主要影响由液相传质控制的钝化、活化及其相互转变的过程,但洛仑兹力和磁场梯度力对电化学过程的作用不同。磁场对阴极极化的影响主要体现在对溶液中参与阴极去极化反应离子的作用。提出了磁场在与电化学有关方向潜在的应用前景和将来的发展方向。     

激光化学刻蚀YBCO高温超导薄膜进程中电流与红外特性

利用自行研制的电流与红外实时监测系统,研究了YBCO高温超导薄膜激光辅助化学刻蚀进程中溶液腐蚀电流与红外辐射的变化规律,为YBCO激光化学刻蚀技术中激光功率选择,腐蚀液配比,温度控制以及刻蚀时间的掌握提供了重要的实验依据.主要研究结论包括:YBCO薄膜激光化学刻蚀中溶液腐蚀电流初始值较大,增长速率相对稳定,观察到"陡降峰"的出现,并与无激光辐照下的溶液腐蚀电流变化曲线进行对比,分析了可能的原因;通过对腐蚀溶液的侧面红外实时监测,观察化学热的生成及其对流情况,发现激光辐照使YBCO薄膜刻蚀速率加快,而且除激光化学作用外,腐蚀液自身温度升高也是导致刻蚀速率加快的重要因素.     

不同化学蚀刻法对石英基片激光损伤阈值的影响

为提高三倍频光学元件的表面损伤阈值,采用了不同方式对石英基片进行酸蚀刻,利用原子力显微镜观测了基片蚀刻前后的表面微观形貌,并在激光损伤测量装置上进行了R:1方式的阈值测试,比较分析了蚀刻前后基片激光损伤阈值和表面形貌的变化,并比较了不同抛光质量石英基片蚀刻效果的差异.通过实验研究,总结了不同蚀刻方式的优缺点,研究表明酸蚀刻法可以有效提高石英基片激光损伤阈值.     

飞机多金属耦合在溶液状态与大气状态下的腐蚀行为对比及当量折算研究

本研究改进了薄液膜测厚装置与电化学测量装置,搭建了溶液电化学测量平台,得到了飞机材料体系中7050铝合金、Aermet100高强钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和QA110-4-4铜合金极化曲线及由它们构成的四电极体系中各电极表面的电偶电流;分别构建基于二次电流分布和壳电流分布的Comsol仿真模型,得到了溶液状态下和100μm液膜下四电极体系的电位和电流密度分布;将四种金属放入溶液状态和大气状态下得到的腐蚀形貌与仿真得到的电位分布进行了对比分析,并对四电极体系中各电极表面进行局部电流密度的面积分,计算得到各电极表面的电偶电流,与测试得到的电流值进行了比较。结果表明:四电极体系中各电极表面电偶电流仿真值与测量值误差在10%以内,液膜状态下多电极表面电位分布区间要远远大于溶液状态下,对比分析腐蚀形貌与仿真电位分布,可以看出仿真得到的表面电位分布高于自腐蚀电位的电极且均出现不同程度的腐蚀损伤,而对低于自腐蚀电位的电极表面腐蚀不明显,证明了模型对电位分布预测的准确性;Aermet100钢在溶液和100μm液膜下出现极性反转现象,在液膜状态下Aermet100钢与7050铝合金作为多电极体系阳极,存在一定竞争关系,使得液膜状态下铝合金腐蚀坑数量和表面电偶电流要小于溶液状态下,铜合金和不锈钢在四电极体系中无论液膜状态还是溶液状态均充当阴极,极性不发生改变。根据腐蚀损伤等效原则,分别计算了溶液状态和液膜状态下不同面积比7050铝合金和Aermet100高强钢的折算系数,这对飞机环境适应性考核广泛采用的加速环境谱中折算系数的选取有一定的参考价值。     

高pH值的硝酸铀酰溶液中碳钢腐蚀与沉积膜的特性

用均匀腐蚀法和电化学法研究了碳钢(A3)在pH值5.0的硝酸铀酰溶液中的腐蚀行为。均匀腐蚀试验结果表明，碳钢在PH值5．0硝酸铀酰溶液中发生非电化学腐蚀，使溶液酸度降低，导致铀酰离子水解，在碳钢表面形成了水合氧化铀沉积膜。动电位阳极极化试验结果显示，碳钢的腐蚀电位随扫描电位速率的增加向阴极方向移动，UO2^2 的沉积对碳钢的阴极反应有抑制作用。均匀腐蚀后的样品，经XRD、XPS分析证实，沉积膜主要为铀酰离子的氧化物沉淀。     

硅烷偶联剂在二氧化硅基片表面吸附膜的形貌

使用原子力显微镜(AFM)观测了吸附在二氧化硅基片表面的硅烷偶联剂薄膜的形貌.结果表明,在气相法吸附过程中偶联剂是以分子形态吸附在基片表面,而在液相法吸附过程中偶联剂是以分子聚合体的形态吸附在基片表面,因此通过气相法吸附在基片表面的吸附膜比通过液相法吸附在基片表面的吸附膜光滑.硅烷偶联剂在二氧化硅基片表面有化学吸附和物理吸附两种模式,吸附了硅烷偶联剂薄膜的基片表面呈现出一定的疏水性.