有机为主复合钝化的综合对比研究与展望

基于镀锌层表面无铬钝化技术,从钝化膜性质、钝化液稳定性和成膜耐蚀机理3大方面,总结了以硅烷、单宁酸和植酸为主要成膜物质的3种有机为主的复合钝化体系的优缺点。结果得出耐蚀性最优的体系为硅烷体系,且硅烷体系稳定性最好。单宁酸、植酸体系都能通过不同复配方法得到较丰富的颜色,但表面状态差。单宁酸和植酸体系耐蚀机理类似,钝化液环境导致单宁酸或植酸与Zn²⁺反应生成配合物并形成螯环附着于基体表面,而硅烷可以分别与有机缓蚀剂、无机复配离子反应,形成Si-O-M共价键。列举了各体系的最佳配伍原则。通过综合对比得到硅烷体系作为主要成膜物质应用前景较好,其膜层耐蚀性优良、膜层结构最稳定、表面状态的缺陷最少,可与多种类型的缓蚀剂有协同缓蚀作用,得到的膜层具有良好的耐蚀性和自修复性。     

Ca~(2+)和臭氧对A3碳钢表面磷化膜的影响

在低温磷化条件下, 在磷化液中加入Ca ²⁺并以臭氧作为促进剂, 在A3碳钢表面制备了磷化膜。通过SEM、
XRD、EDS、FT--IR以及腐蚀电化学测试等手段对磷化膜进行表征, 研究了Ca ²⁺和臭氧对磷化膜的结构和性能的影响。结果表明, 在磷化液中添加Ca ²⁺所得磷化膜的质量随着Ca ²⁺浓度的提高而减小, 添加Ca ²⁺可细化磷化膜的晶粒、提高磷化膜的致密度和耐蚀性能; 溶解在磷化液中的臭氧具有细化磷化膜晶粒和促进晶粒生长的作用, 能大幅提高磷化膜晶粒的形核率和磷化膜的主体形成速度。当磷化液的pH=2.70、Ca ²⁺浓度为1.8 g/L、臭氧含量为2.50 mg/L时, 磷化膜的质量为5.46 g/m², 其耐硫酸铜点滴腐蚀时间超过122 s, 在5% NaCl溶液中的腐蚀电流为0.50 μA/cm²。     

对苯二酚停炉保护剂最佳保护条件优选

为寻找环保新型停炉保护剂,采用高压釜模拟高温高压的水汽系统环境,采用正交试验优选了高温高压和碱性条件下,对苯二酚分别在气液和液相中对20碳钢的钝化保护条件,并综合分析得到气液相最佳保护工艺条件.采用酸性硫酸铜点滴试验、接触角测试、交流阻抗谱、扫描电镜等评价钝化膜的性能.结果表明:当对苯二酚浓度为50 mg/L,温度为280℃,恒温时间为4h,pH值为11时,对苯二酚在20碳钢试片表面的成膜效果最佳,钝化保护效果最好,其中恒温温度对气液相中成膜效果影响最大.     

碳钢用双吗啉甲基脲基复配气相缓蚀剂及其缓蚀性能

目的 制备一种用于碳钢保护的绿色高效复配气相缓蚀剂。方法 以双吗啉甲基脲、尿素、十二烷基磺酸钠为三因素,采用45^#钢为研究对象,通过极化曲线和电化学阻抗实验确定三水平,设计L9(3³)正交实验,筛选出最优配方并制成气相防锈纸,采用X射线光电子能谱和接触角测量研究复方VCI在碳钢表面的吸附情况。结果 筛选出了最佳的三元配方:3 g/L双吗啉甲基脲+2 g/L尿素+0.25 g/L十二烷基磺酸钠;以此为基础制成防锈纸,其挂片实验的缓蚀效率高达94.05%。经该防锈纸防护的金属表面接触角与被原纸保护的金属表面接触角相比增大了约11°,呈现出更高的疏水性。结论 以最优气相缓蚀剂配方为基础制成的气相防锈纸具有明显的气相防锈保护作用。     

Ce(NO3)3和CeO2纳米粒子对APTES膜耐腐蚀性的影响

目的 通过对铜箔进行硅烷化处理,增强铜箔的耐腐蚀性能。方法 采用化学浸泡法在9 µm电解铜箔表面制备γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(APTES)硅烷膜层、Ce³⁺/APTES膜层、CeO2/APTES膜层和Ce³⁺/CeO2/APTES膜层,对改性硅烷膜试样与空白试样进行接触角对照实验,对硅烷表面润湿性进行表征。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,对空白样、单一硅烷膜层、Ce³⁺/APTES硅烷膜层和Ce³⁺/CeO2/APTES硅烷膜层进行浸泡实验和电化学实验,研究改性膜层前后的耐腐蚀性能。通过扫描电子显微镜(SEM)观察膜层表面形貌,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对纳米粒子结构进行分析,探讨改性膜层的钝化机理。结果 Ce(NO3)3/CeO2/APTES复合膜层的接触角最大,接触角为106.6°,表现出最佳的疏水性。同时,其表面的腐蚀坑数量和面积最小。在盐水浸泡和电化学实验中,各试样的腐蚀电流密度随着浸泡时间的延长而上升,Ce³⁺/CeO2/APTES试样的腐蚀电位发生正移,具有较低的腐蚀电流密度,并且该试样具有最高的相角和最高的阻抗值,远高于Ce³⁺/APTES试样。结论 与单一硅烷膜层和仅分别添加Ce(NO3)3、CeO2 2种缓蚀剂的膜层相比,Ce(NO3)3/CeO2/APTES复合膜层的防护效果有明显提升,且Ce³⁺与CeO2之间的协同作用大大提高了硅烷膜层的耐腐蚀性能。     

环烯烃共聚物对聚丙烯五层共挤出软管阻隔性能的影响

目的 在聚丙烯(PP)五层共挤出软管的外层中引入一定质量分数环烯烃共聚物(COC)材料,研究其对软管阻隔性能的影响。方法 将不同质量分数的COC与PP共混造粒,对共混物进行熔融行为分析,并测试软管的阻氧与阻水性能,共混材料的拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度等。结果 随着COC添加量的增加,软管管身的氧气透过速率与水蒸气透过速率降低。当COC质量分数为20%时,氧气透过率低至3.3 cm³/(d.m²),水蒸气透过率为0.6 g/(d.m²),此时其他性能也能实现较好的平衡。结论 在PP五层共挤出软管的外层中引入COC可以有效地提升软管阻水与阻氧性能。     

原位聚合法制备聚苯胺改性MoS2及其环氧复合涂层的防腐性能

为提高环氧涂料的防腐性能,本文引入MoS₂纳米片作为阻隔剂,并在MoS₂纳米片表面原位聚合聚苯胺(PANI),制备了夹层结构i-PANI@MoS₂纳米片,利用PANI提高涂层的导电性,达到阳极钝化的效果。研究发现,当PANI与MoS₂的摩尔配比增大到7∶1时,MoS₂片层表面被PANI均匀覆盖,改性效果最好。与环氧树脂复合后,i-PANI@MoS₂-7纳米片在环氧树脂中均匀分散,复合涂层导电率提高,PANI与MoS₂起到了协同防腐作用,此时i-PANI@MoS₂纳米片既作为涂层中的阻隔剂,又作为电化学腐蚀保护剂,因此复合涂层具有最大的阻抗值、最大腐蚀电压以及最小的腐蚀电流密度,防腐性能优异。但PANI与MoS₂配比进一步增大,MoS₂纳米片表面的聚苯胺会发生团聚,导致复合涂层的防腐性能下降。     

Zr2TiCuNiBe高熵非晶合金的电化学腐蚀行为

目的 设计一种具有高玻璃形成能力的高熵非晶合金,并探讨其电化学腐蚀行为。方法 通过合金的原子尺寸差、混合熵、混合焓等经验参数规律,设计ZrxTiNiCuBe(x=1.5、2、2.5、3、3.5)合金,并采用铜模吸铸法制备直径为6 mm的样品。利用X射线衍射技术表征材料的结构,通过电化学工作站分析Zr2TiNiCuBe高熵非晶合金在1 mol/L H2SO4、1 mol/L NaOH和3.5%(质量分数)NaCl这3种溶液中的电化学腐蚀行为,并研究溶液温度、晶化处理对合金在NaCl溶液中电化学腐蚀行为的影响。结果 设计的Zr–Ti–Ni–Cu–Be合金均为单一的非晶结构,具有较强的玻璃形成能力。Zr2TiNiCuBe高熵非晶合金在H2SO4、NaOH溶液中具有钝化行为,主要发生均匀腐蚀,在H2SO4溶液中的自腐蚀电流密度和维钝电流密度分别为6.42×10^–8、3.49×10^–6 A/cm²,在NaOH溶液中的自腐蚀电流密度和维钝电流密度分别为1.59× 10^–7、5.66×10^–6 A/cm²。在NaCl溶液中主要发生点蚀现象,自腐蚀电流密度和点蚀电位分别为7.26×10^–8 A/cm²和−0.103 V,具有较强的点蚀钝化能力。结论 Zr2TiCuNiBe高熵非晶合金在H2SO4、NaOH和NaCl溶液中均呈现出比304L不锈钢更优异的电化学腐蚀性能。     

不同添加剂对镀锌层钼酸盐钝化膜腐蚀电化学性能的影响

利用塔菲尔(Tafel)极化曲线和电化学交流阻抗谱,研究了不同添加剂单乙醇胺、硝酸铈、植酸和羟己叉基二膦酸对镀锌层钼酸盐钝化膜腐蚀电化学性能的影响,并与加速腐蚀试验结果进行了对比.结果表明,添加剂的加入明显改变了钝化膜层的自腐蚀电位,使钼酸盐钝化膜的耐腐蚀性明显增强,且钝化膜的阻抗谱呈明显单一的容抗弧,腐蚀过程受电化学控制.     

热浸锌层植酸/硅烷复合钝化膜及其耐蚀性能

为了研制热浸锌层表面高耐蚀、绿色环保的无铬钝化工艺,对热浸锌板进行植酸钝化、硅烷钝化和植酸/硅烷两步复合钝化。采用正交试验和单因素试验对复合钝化工艺进行了优化;采用Tafel曲线、盐雾试验及硫酸铜点滴试验分析复合钝化膜的耐蚀性能,利用场发射扫描电镜(FESEM)观察了钝化膜的表面形貌,通过EDS分析钝化膜的成分,并提出复合钝化膜的结构模型。结果表明:植酸膜与硅烷膜通过"交联-协同作用"在热浸锌表面形成一层致密的保护膜层,较单一钝化膜更致密,耐蚀性能与三价铬钝化膜相当;经植酸/硅烷复合钝化处理后,锌表面生成的钝化膜层阻碍O_2和电子在锌表面和溶液之间的转移和传递,改变了界面反应历程,从而提高了阴极极化,改善了复合钝化膜的耐腐蚀性能。     

高碳钢奥氏体晶粒长大的预测

借助于高温共聚焦显微镜(CLSM)、透射电镜(TEM)研究含Ti钢和无Ti钢的奥氏体晶粒长大行为。试样在1123~1473K之间保温60min时测量一系列温度下不同保温时间的奥氏体晶粒尺寸。结果表明:两种钢奥氏体晶粒尺寸随着温度的上升而增大;另外,两种钢奥氏体晶粒尺寸随时间的延长而长大,并符合抛物线方程。并且,观察到了第二相粒子,用第二相粒子的熟化公式和体积公式分别计算两种钢的含Ti粒子尺寸与体积分数。同时,采用修正的Gladman公式预测两种钢的奥氏体晶粒长大,实验结果和预测结果吻合较好。     

碳钢大气腐蚀加速试验研究

对碳钢进行了四种加速腐蚀试验，研究表明，以氯化钠和过硫酸钠的混合液作为加速剂，采用含有干／湿循环过程的加速腐蚀试验方法，对碳钢大气腐蚀的模拟性和加速性较好。     

脱氧对碳钢耐点蚀性能的影响

选择四种不同脱氧程度的碳钢,在pH=10的3%(质量分数)NaCl溶液中进行极化试验,比较钢的点蚀诱发敏感性;在人造海水中进行模拟闭塞腐蚀电池试验和室内挂片试验,评价钢的点蚀扩展速度.结果表明:沸腾钢A,B钢中的主要夹杂物为橄榄状硫化物和土豆状氧化锰夹杂,镇静钢C,D钢的主要夹杂物为条片状硫化物夹杂和硅酸盐夹杂.在相同条件下,沸腾钢比镇静钢表现出更弱的点蚀诱发敏感性和更小的点蚀扩展速度.同是镇静钢,过低的磷含量可显著促进蚀孔的扩展.     

对40、50轴钢的几点看法

在４０钢车轴断裂失效的模式、原因和统计分析的基础上,对４０钢和５０钢的基本力学性能进行了比较,并对４０钢和５０钢车轴的使用安全性提出了建议。     

含Nb高碳钢的组织及耐磨性能

采用金相显微镜、扫描电镜表征了含Nb高碳钢的显微组织,并采用MFT-3000型摩擦磨损试验机,在室温下研究了摩擦载荷、滑动速度及滑动时间对铸态高碳钢的摩擦性能的影响。结果表明,铸钢组织由莱氏体和珠光体组成,洛氏硬度为37.3HRC。随施加载荷、滑动速度的增加,磨损失重量增加;摩擦系数随载荷增加而降低,随滑动速度增加而增加,随滑动时间的延长先增加后趋于稳定。磨损机制是以粘着磨损为主的粘着与磨粒磨损的混合磨损,高速、长时间滑动时,还存在明显的氧化磨损。     

普通碳素钢渗氮后的氢脆敏感性

为了研究渗氮处理对钢的氢脆敏感性的影响,对气体渗氮处理的普通碳素钢进行了拉伸试验,对其断口进行了扫描电镜观察和显微组织分析。结果表明:渗氮层发生了氢脆延迟断裂,未渗氮部位发生了韧性断裂;渗氮处理增加了钢的氢脆敏感性。     

喷射成形超高碳钢超塑性变形后的微观组织

研究了喷射成形超高碳钢的超塑性及其变形前后的显微组织.变形前,喷射态超高碳钢的组织为典型珠光体组织,而变形后,珠光体中的条状碳化物逐渐发生碎化和球化,并弥散分布于晶界处,此外,在铁素体基体中以及碳化物颗粒周围出现了高密度位错亚结构,而基体铁素体晶粒也有所伸长.喷射成形超高碳钢超塑性微观机制是以晶界滑动为主,晶内变形以及位错蠕变起了协调作用.     

环境因素对碳钢点蚀临界电势的影响

采用动电势扫描法测定了不同体系中碳钢发生点蚀的临界电势Eb。结果表明 :当Cl- 浓度 <0 .0 1mol/L时 ,随Cl- 浓度增加 ,临界电势负移并与Cl- 浓度成线性关系 ;pH值在 7～ 11之间 ,随pH值增加 ,临界电势正移并与pH值成线性关系 ;随温度增加 ,临界电势负移并与温度成线性关系。     

低碳环境下废钢铁再加工生产调度优化

针对废钢铁再加工过程的工艺特点和约束条件设计了碳足迹计量方法,构建了最小化经济成本与碳交易成本总和的低碳调度模型。从理论分析和数值实验两方面探讨了碳限额、碳价及碳交易对总成本、碳排放和最优调度方案的影响。研究表明:废钢铁再加工低碳调度方案能有效减少碳排放,但可能会引起总成本的增加,若政府设置合理的碳限额,可大大提高废钢铁企业碳减排的积极性;碳限额的增大能有效降低总成本,对碳排放和最优调度方案无直接影响;高碳价促使废钢铁企业选择更具减排优势的加工设备、工艺路线和精料调度方案,从而降低碳排放,但过高的碳价对碳减排作用不大。     

咪唑啉在高温碱性环境中对碳钢的成膜机理研究

合成了一种新型咪唑啉类缓蚀剂OM－2，探讨了OM－2在高温碱性条件下对碳钢的成膜机理。用DTA研究了OM－2的热分解温度。用IR和XPS等方法研究了高温试验后产物的结构变化以及成膜试片表面的元素组成。试验结果表明，高温条件下，咪唑啉发生开环反应，生成了酰胺类物质。OM－2是一种成膜型缓蚀剂，通过五元环上的氮原子与试片表面的铁发生化学反应而形成致密的膜。