无铬复合钝化膜的微观组织结构及耐腐蚀性能

目的解决热镀锌钢板表面六价铬钝化工艺所产生的环境污染问题。方法以钼酸铵、纳米硅溶胶、单宁酸、硅烷偶联剂KH151和KH792为主要原料配制新型环保的无铬复合钝化液,在镀锌板表面制备钝化膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析无铬复合钝化膜表面的微观形貌、元素组成和化学成分,用电化学工作站测试Mo元素对镀锌板耐蚀性的影响,使用中性盐雾实验研究不同皮模量时膜层的耐蚀性。结果无铬复合钝化膜中的Mo元素可以抑制微裂纹的产生和发展,阻挡腐蚀性介质向金属基体扩散,提高复合硅烷膜的电阻。复合钝化膜的电化学交流阻抗比硅烷钝化膜提高了1.6倍,与六价铬钝化膜接近,可以有效抑制腐蚀电化学反应的发生,降低反应速度,提高膜层的耐蚀性。皮膜量为892 mg/m2时,膜层的腐蚀面积为0,耐蚀性达到六价铬钝化膜水平;皮膜量为1252 mg/m2时,耐蚀性能优异。结论制备的无铬复合钝化膜结合了硅烷钝化膜和钼酸盐钝化膜两方面的优点,提高了膜层的致密性和结合性,膜层耐腐蚀性接近/达到了六价铬钝化的效果。     

N含量对13Cr超级马氏体不锈钢耐蚀性的影响

对13Cr超级马氏体不锈钢进行氮合金化,采用淬火-配分热处理工艺,研究了不同N含量对13Cr钢的微观组织及电化学腐蚀行为的影响。结果表明:随N含量增加,板条马氏体组织表现出明显的细化行为,奥氏体含量增加,且有VN生成,从而防止N与Cr结合生成Cr₂N,促使Cr在材料表面形成以Cr₂O₃为主的致密腐蚀产物膜,提高材料耐蚀性;试验钢表面以局部腐蚀为主,试样表面有点蚀发生。随着N含量的增加,形成腐蚀产物膜的孔隙度减小;表面钝化膜为双电层结构,增加了钝化膜的稳定性,点蚀坑数量明显减少且变小;提高N含量有利于试样耐点蚀性能的改善,0.35%N试验钢表面腐蚀产物附着牢固,平整且致密,晶粒大小均匀,可起到良好的保护作用。     

300M和Cr9钢在酸性介质中的电化学性能研究

采用动电位极化、电化学阻抗和金相显微技术研究了300M和一种新型超高强度马氏体钢 (简称Cr9钢)在(H₂SO₄+Na₂SO₄)溶液中的腐蚀规律,以及pH值和Cl^-对其腐蚀行为的影响。研究表明,300M和Cr9钢的腐蚀电位E_corr随pH值增大呈升高趋势,电荷转移电阻R_ct减小,腐蚀电流密度I_corr增大。溶液pH值的降低能加速300M和Cr9钢的腐蚀。在无Cl^-的(H₂SO₄+Na₂SO₄)溶液中,300M发生均匀腐蚀,而Cr9钢则表现为点蚀;Cl^-能促进点蚀的发生,使Cr9钢的阳极反应由钝化转变为活化溶解。Cr9钢中Cr、Mo和Ni元素含量的增加能提高其在酸性介质中的耐蚀性,腐蚀速率明显低于300M钢。     

核电厂不锈钢设备电化学钝化技术

不锈钢耐蚀性的优劣与不锈钢表面的钝化膜有关。经电化学钝化处理的不锈钢表面将生成致密、完整的钝化膜,能有效提升其耐蚀性能。笔者从理论上阐述了不锈钢发生腐蚀和表面钝化提高耐蚀性的原理,详细介绍了核电厂不锈钢设备电化学钝化工艺的步骤及其注意事项,为该工艺的应用提供较系统的依据。     

不锈钢柠檬酸钝化工艺研究

研究了不锈钢柠檬酸钝化的工艺,用柠檬酸对不锈钢进行钝化处理,通过电化学技术、浸泡试验对改性后的试样进行耐蚀性测试,并运用XPS技术对表面改性后的不锈钢表面进行了微区成分分析.结果表明:钝化后,不锈钢试样表面由金属氧化物、金属氢氧化物以及少量的金属单质和结晶水组成钝化膜,其耐蚀性大大提高,点蚀电位达到1 100mV左右,在6?Cl3溶液中浸泡的腐蚀速率显著低于未钝化试样的腐蚀速率.综合考虑,不锈钢柠檬酸钝化的最佳工艺为:柠檬酸质量分数4%,温度65℃,钝化时间15min,浓硝酸后处理11min.     

304不锈钢环保型酸洗钝化工艺及其性能研究

采用化学浸泡法和动电位扫描法研究了304不锈钢在环保型酸洗钝化工艺下所得钝化膜的耐点蚀性能,运用X射线光电子能谱(XPS)分析了钝化膜的组成和结构.结果表明:由正交试验优选出的最优配方和工艺可大大提高304不锈钢表面钝化膜的耐点蚀性能;304不锈钢表面钝化膜中的Cr、Fe、Ni分别以Cr2O3、FeO、NiO的形式存在;钝化处理后,试片表面钝化膜中的铬元素和镍元素的含量明显增加.综合考虑,不锈钢柠檬酸钝化的最佳工艺为:柠檬酸质量分数4%,氧化剂X体积分数5%,乙醇体积分数2.5%,温度40℃,钝化时间60min.     

超级双相不锈铸钢电化学极化表面腐蚀产物的XPS分析

采用X射线光电子能谱(XPS)技术研究了超级双相不锈铸钢在人工海水中经电化学极化后表面腐蚀产物。结果表明：双相不锈钢在人工海水中极化后的钝化膜表层主要以CrO₃、CrOOH、Cr(OH)₃和Fe(OH)₃等氢氧型化合物为主,内层主要以CrO₃、Cr₂O₃、FeO和Ni₂O₃等氧化物为主,同时膜内层存在Fe、Cr、Ni和Mo单质。MoO₄^2-和NH₄⁺吸附在钝化膜表面,对钝化膜起到保护作用。     

不同温度条件下铬酸盐钝化镀锡板的耐蚀性研究

以镀锡钢板钝化工艺中的钝化温度为研究对象,使用金相观察、X射线光电子能谱(XPS)、电化学等试验方法,讨论了不同温度条件对铬酸盐钝化镀锡板的耐中性溶液腐蚀、耐硫蚀、耐酸蚀等性能的影响以及钝化膜表面元素铬的元素价态.结果表明:铬元素在钝化膜中的状态为2种铬的化合物组成,分别为Cr2O3和Cr(OH)3.随着钝化温度的增加,钝化镀锡板耐中性溶液腐蚀有不同程度的增强,镀锡板耐硫蚀以及耐酸蚀性能均提高.     

热镀锌钢板钝化工艺对耐蚀性的影响

为提高热镀锌钢板的耐蚀性,对热镀锌钢板铬酸盐钝化工艺进行了研究.采用盐雾试验、钝化膜的微观形貌等手段分析了钝化液浓度及钝化工艺参数(钝化液温度、烘干时间、烘干温度等)对热镀锌钢板铬酸盐钝化膜耐蚀性的影响.结果表明,采用试验确定的钝化工艺处理得到的钝化膜耐蚀性明显提高,对实际生产具有较好的指导意义.     

模拟工业大气环境中XCS-lode钢与30CrNi3Mo钢的腐蚀行为

采用扫描电镜、X射线衍射仪和电化学测试,分析了XCS-lode钢与30CrNi3Mo钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为。结果表明：在模拟工业大气环境中,XCS-lode钢和30CrNi3Mo钢的腐蚀速率均随着腐蚀时间的延长呈减小的趋势,且XCS-lode钢的腐蚀速率整体比30CrNi3Mo钢的小;30CrNi3Mo钢表面腐蚀产物膜在短时间内无法形成,XCS-lode钢表面腐蚀产物膜可在极短的时间内形成;XCS-lode钢表面腐蚀产物的主要成分为电化学性质稳定的α-FeOOH,30CrNi3Mo钢表面腐蚀产物主要成分为Fe₃O₄;XCS-lode钢的腐蚀产物膜阻抗明显高于30CrNi3Mo钢的,说明XCS-lode钢表面的腐蚀产物膜对钢基体的保护性能优于30CrNi3Mo钢的。     

机械镀锌镀层钝化与耐蚀性能研究

    对机械镀锌层分别用三价铬、稀土和六价铬进行了钝化处理,利用盐雾试验和电化学测试对不同钝化膜的耐蚀性与电化学行为进行了比较研究.盐雾试验结果表明,稀土与三价铬钝化处理的效果均已超过传统的六价铬钝化,比六价铬钝化膜的耐蚀性提高了一倍以上;稀土钝化膜的耐蚀性最好,三价铬钝化膜的耐蚀性仅次于稀土钝化膜的.电化学测试表明,三价铬、稀土和六价铬钝化膜都能够不同程度地抑制腐蚀的阴极电极反应,抑制阴极反应程度最大的是稀土钝化膜,其次是三价铬钝化膜,最小的是六价铬钝化膜.三价铬与稀土钝化工艺的环保和良好的防腐效果使其具有良好的应用前景.     

复配BTA与TTA钝化纯铜工艺研究

目的为了提高纯铜表面的耐腐蚀性。方法通过苯并三氮唑(BTA)与甲基苯并三氮唑(TTA)复配,对纯铜进行钝化,并分析钝化温度、时间及pH值对纯铜钝化效果的影响。分别运用电化学法、硝酸点滴实验、中性盐雾实验、SEM等手段对不同钝化液钝化膜的微观结构与耐蚀性能进行研究,并与铬酸盐钝化结果进行对比。结果将4 g/L BTA、4 g/L TTA复配,辅以氧化剂20 m L/L H_2O_2,对纯铜以pH值为4、钝化时间3 min、钝化温度40℃、自然风干老化1 d的钝化工艺处理后,可以生成明显的钝化膜。其表面致密,耐蚀性较好,在盐雾试验中腐蚀缓慢,其平均腐蚀速率为0.76 mg/d,自腐蚀电流密度仅为1.5660μA/cm2,缓蚀率达到81.9%,接近铬酸盐钝化的抗腐蚀效果。结论在适宜的钝化工艺下,经过BTA与TTA复配钝化后,可以在基体表面生成Cu/Cu_2O/Cu(I)BTA聚合物保护膜,同时TTA的非极性甲基形成的单分子层膜的疏水性更好,两者共同作用,形成较为致密的钝化膜覆盖在铜基体表面,明显提高纯铜表面耐蚀性。     

一种新开发的车体钢S500AW在户外大气环境中的腐蚀行为及寿命预测

通过大气暴晒试验结合室内加速腐蚀试验，研究了新开发的车体钢S500AW和用于对比的传统Q450NQR1钢及Q345B钢的早期腐蚀行为，采用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪，分析了试验前后试样表面的腐蚀形貌和腐蚀产物成分。结果表明：在北京大气环境暴露初期，S500AW钢表面更为平整光洁，仅有少量尘埃颗粒附着物，耐蚀性更优异；腐蚀产物为Fe₂O₃和一定量的γ-FeOOH,随着腐蚀时间的延长，γ-FeOOH含量逐渐增加，钢的耐蚀性逐渐提高；以腐蚀质量损失数据为参照，建立铁路车辆车体用钢腐蚀试验方法和腐蚀寿命预测模型，通过灰色关联度分析方法，证实了周期浸润试验与户外自然环境大气暴露试验良好的相关性。     

模拟海洋大气环境对XCS-lode钢与30CrNi3Mo钢腐蚀行为的影响

采用盐雾腐蚀试验方法，研究了模拟海洋大气环境下XCS-lode钢与30CrNi3Mo钢的腐蚀性能，通过极化曲线及电化学阻抗谱(EIS)试验研究了两种钢在腐蚀行为上的差异。结果表明：XCS-lode钢相比30CrNi3Mo钢具有更高的自腐蚀电位， XCS-lode钢腐蚀产物膜的阻抗明显大于30CrNi3Mo钢，XCS-lode钢的耐海洋大气腐蚀性能优于30CrNi3Mo钢。     

合金元素对Ti-5Ta合金耐硝酸腐蚀性能的影响

研究了Cr、V、Mo、Al等元素对Ti-Ta系合金在6mol/L沸腾硝酸中腐蚀行为的影响规律。通过扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站等分析方法对不同成分合金的腐蚀速率、钝化膜形貌、极化曲线等进行分析。结果表明,单独添加Cr、V、Mo元素对Ti-Ta合金的耐蚀性能影响较小,而添加Al元素会大幅降低合金耐蚀性能;Ti-Ta-Cr合金的腐蚀速率最低,钝化膜致密度最高,稳定性最佳;Ti-Ta-Al合金在腐蚀过程中很难形成致密且稳定的钝化膜。对于Ti-Ta系多元合金,复合添加Cr、V元素有助于获得致密的钝化膜,添加Mo元素会降低钝化膜致密度和稳定性,Al元素添加量为1%（质量分数）时对合金钝化行为的影响不大。提高氧浓度会恶化Ti-Ta-X三元合金在沸腾硝酸中的耐蚀性能。     

预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐Pb-Bi腐蚀性能的影响

针对液态Pb-Bi共晶(LBE)冷却快堆开发了一种新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢,为进一步增强其耐PbBi腐蚀性能,提升燃料组件的安全性,采用预氧化法对其进行了表面防护处理,表征了预氧化膜的结构,分析了预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐550℃饱和氧LBE的腐蚀性能的影响。结果表明,该钢在720℃、1%O₂+99%N₂气氛中预氧化1 h时形成的氧化膜主要是(Fe, Cr)₂O₃和MnCr₂O₄氧化物,此氧化膜可有效阻止钢中Fe元素的向外扩散和LBE中O元素的向内扩散,进而提升了材料的耐LBE腐蚀性能。但由于Mn较高的扩散速率和在LBE中较高的溶解度,预氧化膜中的Mn元素会逐渐扩散和溶解至LBE,导致部分氧化膜失效并形成局部腐蚀区,当LBE腐蚀1000 h后,合金表面的局部腐蚀区可达60%。本工作揭示了新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢中预氧化膜的微观结构、保护效果和失效机制,为进一步提升其预氧化膜的有效性和稳定性指明了方向。     

含铬耐候钢在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为

设计了1Cr-0.5Al-0.3Mo,5Cr-0.4Ni-0.3Cu和10Cr-0.3Ni3种不同成分的实验钢,以20MnSi钢为对比钢种,采用周期浸润加速腐蚀实验、电化学测试方法,结合SEM和XRD等手段研究了实验钢种在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为。结果表明:实验钢的腐蚀速率随Cr含量增加而降低,1Cr钢和5Cr钢锈层为双层结构,内锈层为富铬层与贫铬层交替带状结构,10Cr钢表面出现钝化现象;随着腐蚀时间延长,5Cr钢腐蚀率先增加后趋平稳,10Cr钢腐蚀率一直稳定在较低水平,20MnSi钢腐蚀率降低;Cr可提高基体自腐蚀电位和电荷传递电阻,同时增大锈层电阻。     

镀锌钢板钛盐/硅烷复合膜的耐蚀性研究

研究了镀锌钢板上钛盐钝化膜、硅烷转化膜、钛盐/硅烷复合转化膜的表面形貌和化学成分,并对比了这3种转化膜与普通铬酸盐转化膜的电化学行为和耐盐雾腐蚀性能。结果表明:镀锌钢板钝化后,腐蚀电流密度降低,极化电阻及交流阻抗得到极大提高;钛盐/硅烷复合膜的耐蚀性已经接近普通铬酸盐钝化。SEM和EIS分析表明,硅烷膜是一层物理遮盖膜。     

高温高Cl-环境中含Ni、Cr耐蚀钢的腐蚀行为

冶炼了含Ni和Ni-Cr复合钢,采用室外暴晒试验结合锈层成分分析,腐蚀速率计算等研究了其在热带海洋大气环境中的腐蚀行为。结果表明：普碳钢、含Ni钢、和含Ni-Cr复合钢在试验环境中的腐蚀速率分别为66.84,41.54,38.29μm/a。合金元素Ni、Cr明显提高钢的耐蚀性。试样表面锈层主要由γ-FeOOH、α-FeOOH组成,还包含较小的Fe₃O₄颗粒和FeO片层。普通碳钢的锈层比另外两种试样厚,锈层中α-FeOOH含量更高、更稳定,而加Ni、Ni-Cr的试样经过半年试验后,表面未生成稳定锈层。经过半年室外暴晒试验,Ni元素在锈层中含量较少,但是在锈层下钢材内有富集现象。点蚀坑中存在Cr、Cu元素富集。     

低碳中铬钢在模拟CO2驱油环境中的电化学行为

通过模拟动态腐蚀试验和电化学测试,分析了自主冶炼的低碳中铬钢Cr5和Cr7在模拟长庆油田CO₂驱油(CO₂-EOR)环境中的腐蚀行为,采用失重法、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等方法,对比分析了两种材料的耐蚀性。结果表明：Cr5钢的腐蚀速率为0.734 75 mm/a, Cr7钢的腐蚀速率为0.217 32 mm/a; Cr5钢和Cr7钢表面的腐蚀产物膜均为双层结构,腐蚀产物膜主要成分是FeCO₃和Cr(OH)₃,Cr7钢表面的腐蚀产物膜更致密;当温度为30℃时,Cr5钢和Cr7钢的电化学行为均由电极活化控制,当温度为50℃和70℃时,Cr5钢的电化学行为转变为由电极活化和扩散混合控制,而Cr7钢的电化学行为仍由电极活化控制。