Cu含量对管线钢耐微生物腐蚀性能的影响

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^-2下降到244 cm^-2;当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^-2;含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu₂O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。     

Ni-氧化石墨烯纳米复合镀层的力学及抗腐蚀性能研究

目的 探究镀液中氧化石墨烯(GO)含量对于Ni-GO复合镀层的组织结构、力学性能、耐腐蚀性能的影响,并以此来确定GO的添加量。方法 采用电沉积技术制备Ni-GO复合镀层,并采用正交试验的方法找到Ni-GO复合镀层的优化制备工艺。通过SEM、EDS、XRD、XPS、拉曼等技术对GO和制备的Ni-GO复合镀层的形貌、组织结构进行表征分析,采用硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站等对Ni-GO复合镀层的力学性能及耐蚀性进行分析。结果 采用正交试验的方法得到了Ni-GO复合镀层优化制备工艺条件,GO质量浓度为1.0 g/L,阴极电流密度为5 A/dm²,镀液温度为60 ℃,电镀时间为50 min。基于优化工艺条件下镀层的硬度为596.5HV,沉积速率为6.583 g/(dm².h)。其中镀液中氧化石墨烯浓度对Ni-GO复合镀层性能影响最大。结论 研究发现,Ni-GO复合镀层底部是Ni含量比较多的菜花头结构,在菜花头上面主要是石墨烯与Ni晶粒镶嵌在一起的尺寸不一的珊瑚状结构。当镀液中GO质量浓度为1.0 g/L时,制备出的Ni-1.0GO复合镀层中石墨烯含量最高,珊瑚状结构连接缝隙变小,组织致密性最好,孔隙缺陷最少。与Ni镀层相比,Ni-1.0GO复合镀层的硬度提高了37.7%,磨损质量损失减少了73.5%,耐蚀速率降低了44.8%。     

超疏水Co-MoS2复合镀层的制备及其性能

采用一步电沉积法制备了具有优异耐磨耐蚀的超疏水Co-MoS₂复合镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、激光共聚焦显微镜、接触角测试仪及电化学工作站等系统研究了电流密度和电沉积时间对复合镀层的微观形貌结构、润湿性、自清洁效果、耐磨和耐蚀性能的影响规律及机理。结果表明,当电流密度为20 A/dm²,电沉积时间为30 min时,Co-MoS₂复合镀层实现超疏水效果,接触角达到最大值约151.4°,具有良好的自清洁防污性能。在2.5 kPa压力下与800 目砂纸摩擦1200 mm后,镀层表面仍具有高于146°接触角的良好疏水性,表现出优异的耐磨性能。该超疏水复合镀层还具有较好的耐腐蚀性能。一步电沉积法简单、经济高效且环保制备了高性能超疏水复合镀层,可望实现超疏水材料的实际应用。     

NH2-ZIF-7 MOFs负载羧基化苯并异噻唑啉酮防污剂的制备和抗菌防污性能研究

目的 开发长效缓释且具有生物相容的绿色环保防污剂,消除防污剂在涂层中初期“爆释”、后期无法释放的弊端,实现新型缓释剂长效防污的功效。方法 通过简单的浸渍法负载防污剂分子,实现有效且缓慢释放;通过SEM、TEM观察负载前后纳米粒子的形貌;通过FT-IR、XRD、TGA、XPS、BET探究客体分子与纳米容器间的耦合作用,利用UV-Vis测试其释放性能;通过抑菌圈、平板菌落计数法、浊度法测试其抑菌性能;通过激光共聚焦观察涂层表面防细菌/藻类贴附性能。结果 氨基ZIF-7(NH2-ZIF-7)成功负载羧基化1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT-COOH),实现了有效封装和稳定释放,并且金属有机框架材料负载后(NH2-ZIF-7@BIT-COOH),革兰氏阴性菌(E.coli)和革兰氏阳性菌(S.aureus)的抑菌圈直径分别提高至(21.7±0.2)和(21.7±0.3)mm。进一步利用激光共聚焦观察涂层表面的细菌/藻类贴附情况,表明添加质量分数4%NH2-ZIF-7@BIT-COOH的混合树脂涂层具有优异的防细菌/藻类贴附性能。结论 利用NH2-ZIF-7封装BIT-COOH防污剂,可有效捕获、稳定释放并具有优异的抗菌性能,另外在丙烯酸树脂涂层中加入NH2-ZIF-7@BIT-COOH新型缓释防污剂能够有效抑制细菌/海藻的贴附,为新型缓释长效广谱低毒的防污剂开发提供了新的思路。     

电镀Ni-P-Ti3C2Tx合金镀层的制备以及性能研究

目的提高Ni-P合金镀层的硬度及腐蚀防护性能。方法块体Ti3AlC2颗粒经过氢氟酸的刻蚀作用得到二维层状结构的Ti_3C_2T_x材料,并通过电沉积技术将其掺杂到Ni-P合金镀层中,从而制备出Ni-P-Ti_3C_2T_x复合合金镀层,研究复合合金镀层的成分、表面形貌、表面接触角和硬度,并结合动电位极化曲线以及尼奎斯特阻抗图,分析Ti_3C_2T_x颗粒掺杂对Ni-P合金镀层性能的影响。结果通过深入研究复合合金镀层的性能,发现随着Ti_3C_2T_x颗粒掺杂量的增加,Ni-P-Ti_3C_2T_x合金镀层的表面粗糙程度不断增加,这可能是由于导电的Ti_3C_2T_x颗粒使得合金镀层的树枝状结晶增加,而且合金镀层的表面接触角增大,对于提高合金镀层的腐蚀防护性能有很大的促进作用。由于Ti_3C_2T_x颗粒的掺杂,合金镀层的显微硬度得到了提高,这主要是依靠于弥散增韧的作用以及有限的晶界。Ni-P-Ti_3C_2T_x合金镀层的腐蚀防护性能随着Ti_3C_2T_x颗粒掺杂量的增加,出现了先增加后减小的趋势。结论 Ti_3C_2T_x颗粒的掺杂对提高Ni-P合金镀层的硬度以及腐蚀防护性能有一定的作用。     

TC4合金表面Ni-SiC-Y2O3复合镀层的摩擦磨损性能

为提高TC4合金表面耐磨性能,采用复合镀方法在其表面制备Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层,研究镀层的组织结构及其在常温和高温下(600℃)下的摩擦磨损行为。结果表明,所制备的Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层组织致密且与基体结合紧密,主要由Ni基体和弥散分布其中的SiC颗粒及微量Y_2O_3混合组成。镀层的硬度明显高于TC4基体合金,且由表向内呈梯度降低趋势。与GCr15对摩时,Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层在常温和600℃均具有一定程度的减磨作用,并且耐磨性能明显优于TC4基体合金。镀层在常温下的磨损失重显著低于TC4基体合金,此时其磨损机制可以归结为疲劳磨损和轻微的氧化磨损;随磨损温度升高至600℃,镀层的磨损失重明显增大,此时的磨损机制为严重的氧化磨损、削层磨损和疲劳磨损。     

Extraction of palladium （Ⅱ） from hydrochloride solutions with 2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one as novel extractant

Solvent extraction of palladium （Ⅱ） from hydrochloric acid solution with 2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one （OIT）/cyclohexane was studied. Effects of different parameters on extraction efficiency were evaluated. 99.96 % and 98.26 % palladium （Ⅱ） could be effectively extracted with 0.018 mol·L^-1 OIT/cyclohexane of 0.1 and 4.0 mol·L^-1 HCl medium, respectively. Nonpolar solvent and low acidity could improve the extracting efficiency, and successfully strip palladium （Ⅱ） from the loaded organic phase was achieved with 0.5 mol·L^-1 （NH2）2CS solution. It was proposed that the extraction of Pd com-plexes from HCl medium proceeded through the ion-association mechanism by slope method, NMR and FF-IR spectra.     

CeO2 对Zn-Ni/CeO2 复合镀层的影响

采用电沉积方法,通过向镀液中加入不同粒径的CeO2颗粒,制得Zn-Ni/微米CeO2复合镀层和Zn-Ni/纳米CeO2复合镀层,研究了CeO2粒子的大小和加入量对镀层微观形貌、相组成、CeO2在镀层中的复合量以及镀层耐蚀性的影响.结果表明:大量加入CeO2,可使镀层呈现块状的“饼干”结构,并能提高镀层的耐蚀性,此外还可以抑制Ni的沉积,加入10 g/L纳米CeO2时,镀层的合金相主要为Ni2Zn11相,其它Zn-Ni合金相则较少;相比之下,在提高镀层CeO2复合量方面,微米级CeO2效果较好,在提高镀层耐蚀性方面,纳米级CeO2的效果较好.     

Zn-Ni合金镀层中添加第三种元素和纳米颗粒的研究新进展

介绍了在汽车、航空航天等行业中得到广泛应用的钢铁零件电镀Zn-Ni合金镀层,以及往碱性、氯化物等锌镍合金镀液中加入Fe、Co、Mn、Ce、P等第三种元素所获得的锌镍三元合金镀层,具有更优良的耐腐蚀性、催化性等性能的情况。介绍了往Zn-Ni合金镀液里加入氧化硅、氧化铈、氧化钛、氧化铝、碳化硅等纳米颗粒的进展情况,发现含有纳米颗粒的锌镍复合镀层具有耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性更好,硬度更高等优点。梳理了2016年以来在Zn-Ni合金电镀中添加第三种元素和纳米颗粒的多层镀层研究新进展。从Zn-Ni单一镀液中沉积Ni-P和Zn-Ni合金多层镀层时,在低电流密度下沉积出Ni-P层;在较高电流密度下,沉积出含3.2%P的Zn-Ni-P合金镀层,这种多层镀层可以大幅度提高钢铁零件的防腐蚀性能。介绍了在含12%Ni的Zn-Ni镀层上镀覆Ni-Co-SiC纳米复合镀层的情况,这种多层结构既可以提高镀层的结合力,又可提高其在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。该复合镀层是一种硬度高、磨损量低的新型Zn-Ni合金复合镀层。     

电沉积电位对锌镍合金镀层耐蚀性的影响

采用电化学沉积方法在DH36船板钢表面制备了锌镍合金镀层。采用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等研究了电化学沉积电位对锌镍合金镀层形貌、化学成分和晶体结构的影响。结果表明:随着沉积电位的升高,锌镍合金镀层由无法覆盖整个基底表面到均匀致密覆盖,再到较大微纳米颗粒层覆盖,证明沉积速率越来越大。由EDS和XRD分析可知,在较低电位下沉积,锌镍电沉积过程属于正常共沉积,而在较高电位沉积时,锌镍电沉积过程属于异常共沉积。电化学极化曲线测试表明,在电沉积电位为-1.2 V时所获得的锌镍合金镀层的耐腐蚀性最好。     

镁合金表面制备高红外发射率和高导电率热控膜层

目的通过电沉积方法在镁锂合金表面制备具有高红外发射率以及高导电率的镀层,满足其在太空中散热以及电磁屏蔽的需要。方法通过前处理工艺(碱洗→酸洗→预钝化→化学镀镍磷→电镀铜)提高镁锂合金基体的耐蚀性能以及与后续镀层的结合力,并在此镁锂合金前处理工艺的条件下,电沉积多孔Zn-Ni合金镀层。通过热循环测试和电化学方法评价各镀层的电化学腐蚀行为和各镀层之间的结合力。结果各镀层之间的结合力良好,化学镀Ni-P层、电镀Cu层和多孔Zn-Ni层的耐蚀性能均优于镁锂合金基体,该组合镀层的协同作用可以有效地保护镁锂合金基体,提高其耐蚀性。结论最外层多孔Zn-Ni合金镀层主要由Ni2Zn11、NiO、NiS组成,其红外发射率为0.90,电阻率小于0.01 m?/cm。这表明多孔结构可以有效提高金属合金镀层的红外发射率,并保持合金镀层的高导电性。     

锌镍合金电镀钢板低铬钝化工艺研究

应用正交试验优选锌镍(8%～10%Ni)合金镀层钝化液配方;讨论了钝化液PH值、钝化液、温度、钝化时间和干燥温度对钝化膜耐蚀性的影响;提出了一种低铬、快速钝化新工艺.该工艺所得锌镍合金镀层钝化膜稳定性好,其耐蚀性比未钝化的高2倍以上.     

不同复盐电解液中NaVO3对铝合金微弧氧化热控膜层结构和性能影响的对比研究

目的 在以Na2SiO3为主导的Na2SiO3-Na3PO4复盐电解液和以Na3PO4为主导的Na3PO4-Na2SiO3复盐电解液中加入相同浓度梯度的NaVO3,研究着色盐NaVO3对微弧氧化膜层结构的影响,分析膜层的黑度、热控性能、耐蚀性和结合力的变化.方法 在A356铝合金表面制备微弧氧化膜层,采用比例分割分批法设计试验.利用Color Reader、涡流测厚仪、SEM、EPMA、EDS、LSCM、XRD、辐射计、太阳光谱反射计,分别表征膜层的颜色、厚度、微观形貌、元素分布、表面粗糙度、物相组成、发射率和吸收率.采用电化学、点滴及盐雾等实验检测膜层耐蚀性,采用热震实验检测结合力.结果 在2种复盐电解液中,当NaVO3的质量浓度均为12.06 g/L时,所得膜层颜色最深,且Na3PO4主盐系的颜色更深,其黑度值可低至20.31;热控性能最佳,吸收率和发射率分别高达0.934、0.888;加入着色盐NaVO3后,微弧氧化膜表面出现了自封孔现象,对提高膜层耐蚀性很有利,Na3PO4主盐系膜层的耐蚀性优于Na2SiO3主盐系的,而且也是当NaVO3的质量浓度为12.06 g/L时,膜层的耐蚀性最好;此时,Na3PO4主盐系膜层抗热冲击的次数可高达65.结论 在2种复盐电解液中加入着色盐NaVO3后,沉积出了使膜层显深色的钒氧化物.当NaVO3的质量浓度为12.06 g/L时,在各自体系中均可获得同时具有优良耐蚀性、良好结合力、高吸收率、高发射率的热控膜层,且Na3PO4主盐系膜层的性能略高一筹.     

锆合金表面涂层耐高温高压动水腐蚀性能的研究

目的 提高锆合金在高温高压环境中耐动水腐蚀性能。方法 利用多弧离子镀技术（MAIP）在Zr-4合金表面分别制备了Al2O3涂层和Cr/TiAlN复合涂层,利用磁控溅射技术（MS）在Zr-4合金表面制备了TiN涂层。通过堆外高压釜实验,对比研究了三种不同涂层的耐高温高压动水腐蚀性能,利用自动划痕仪检测膜基结合力,利用XRD分析涂层的物相成分,利用SEM观察涂层腐蚀前后的微观形貌,利用EDS对涂层元素种类与含量进行分析。结果 多弧离子镀技术制备的Al2O3涂层和Cr/TiAlN涂层致密度较高,但表面存在少量大颗粒与微孔洞;磁控溅射技术制备的TiN涂层均匀平整,表面大颗粒较少。Al2O3涂层、TiN涂层和Cr/TiAlN涂层可承受的临界载荷分别为26、16、26.5 N。在实验条件下,Cr/TiAlN涂层和TiN涂层表面均发生了剥落或腐蚀现象,且这两种试样表面均检测出大量的ZrO2,而Al2O3涂层几乎未被破坏,基体得到了充分防护。结论 利用多弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备的Al2O3涂层和Cr/TiAlN涂层的膜基结合力较高,利用磁控溅射技术制备的TiN涂层的膜基结合性能较差,其中Al2O3涂层具备良好的耐腐蚀性能,在高温高压动水腐蚀环境中能够有效地保护锆合金基体。     

Designing for the cerium-based conversion coating with excellent corrosion resistance on Mg–4Y–2Al magnesium alloy

The cerium salt chemical conversion baths containing KMnO₄ are applied to prepare protective coatings on the WA42 alloy surface, and the effect of the concentration of KMnO₄ on the microstructure and corrosion properties of the coatings is investigated by scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and electrochemical tests. The results indicate that with the addition of KMnO₄ to the conversion bath, the microstructure of the coating is more uniform and denser, and the coating with the KMnO₄ concentration of 4 g/L (4M coating) has the most uniform microstructure with the least microcracks. The 4M coating exhibits a two-layered structure, and it is mainly composed of MgO, Mg(OH)₂, CeO₂, Ce₂O₃, Ce(OH)₃, MnO, and MnO₂. In addition, as the KMnO₄ concentration increases from 0 to 6 g/L, the I_corr of the coatings in 3.5% NaCl solution decreases first and then increases, and the 4M coating shows the best corrosion resistance, which should attribute to the uniform and dense microstructure.     

TC4表面沉积Nb涂层在模拟体液环境下的电化学性能研究

利用双阴极等离子溅射技术在Ti-6Al-4V (TC4)合金表面沉积Nb涂层,采用XRD、XPS和SEM研究涂层的组成及横截面形貌,并采用电化学工作站对涂层与基体的电化学性能及其钝化膜半导体特性进行研究.电化学测试均在模拟人体体液环境的Ringer's溶液中37℃下进行.结果 表明,Nb涂层厚度约为18 μm,无孔洞、...