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杂质铜离子对电镀镍层组织形貌及耐蚀性的影响

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表面技术 2022年第10期51卷 276-283,343页

作者：夏日辉王春霞田礼熙南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063

目的研究电镀镍液中存在的铜离子杂质对电镀镍层微观组织和耐蚀性能的影响。方法以五水合硫酸铜的形式向电镀镍液中加入不同质量浓度(5、10、30 mg/L)的铜离子杂质,并以初始配制的电镀镍液(0 mg/L Cu^(2+))为空白组对照。选用低电流密度... 详细信息

目的研究电镀镍液中存在的铜离子杂质对电镀镍层微观组织和耐蚀性能的影响。方法以五水合硫酸铜的形式向电镀镍液中加入不同质量浓度(5、10、30 mg/L)的铜离子杂质,并以初始配制的电镀镍液(0 mg/L Cu^(2+))为空白组对照。选用低电流密度(0.5 A/dm^(2))在Q235钢上电镀镍层,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学分析技术对电镀镍层的表面微观形貌、晶体织构、表面各元素化学态信息及耐蚀性能进行表征和分析。结果随着电镀镍液中铜离子浓度的增加,镍层的颜色逐渐变灰,外观质量降低。当电镀镍液中铜离子的含量在工业容忍度范围内时(≤10 mg/L),镍层的颜色较为光亮,晶粒尺寸较小且均匀。当铜离子的浓度大于工业容忍度时(>10 mg/L),晶粒开始变得粗大,且尺寸不均匀。镍晶的生长方式并未改变,仍以螺旋位错的方式进行生长。镀液中存在的铜离子改变了镍晶体的结构,主峰的衍射角度向大角度发生偏移,半峰宽逐渐变大,晶面间距减小,同时影响了镍晶体的择优生长取向,晶粒逐渐由(111)和(200)面转为(111)和(220)面生长。XPS测试结果显示,铜离子浓度的增加导致镍的析出效率降低,铜离子在镍层中析出,并以单质铜和氧化铜的形式存在于镍层中。电化学测试结果表明,电镀镍液中存在的铜离子降低了镍层的耐蚀性能。当铜离子的质量浓度从0 mg/L增加至30 mg/L时,镍层在质量分数为3.5%的NaC1溶液中的开路电位(OCP)逐渐降低,自腐蚀电位由−0.487 mV降至−0.547 mV,自腐蚀电流密度由7.8989μA/cm^(2)增加至17.316μA/cm^(2)。电化学阻抗模值和相位角变小,电荷转移电阻(Rct)由1798Ω·cm^(2)减小至851Ω·cm^(2)。结论在瓦特液中,微量铜离子杂质会导致镍结晶粗大,镀层外观灰暗。镍层中的杂质铜原子会引起一定程度的晶格畸变,使晶格常数变小,晶粒生长择优取向发生改变。随着铜离子杂质浓度的增加,电镀镍层在质量分数3.5%的NaCl溶液中的自腐蚀电流密度增大,阻抗值相应地降低,抗腐蚀性能下降。

关键词：铜离子电镀镍表面形貌晶体织构耐蚀性电沉积

阴极气体O_(2)对石墨烯/聚苯胺/不锈钢双极板耐蚀性的影响

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表面技术 2023年第5期52卷 163-174页

作者：李宛静周婉秋辛士刚苏桂田康艳红孙秋菊沈阳师范大学化学化工学院沈阳110034

目的提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉... 详细信息

目的提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)确定官能团结构,用紫外可见光谱(UV-vis)确定分子共轭状态,用X射线光电子能谱(XPS)确定化学成分和键合状态。在模拟PEMFC阴极工作环境下研究rGO/PANI/316L SS层-层复合双极板的耐腐蚀性能,向体系中通入氧气(O_(2)),测量开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线评价双极板的抗腐蚀性能。结果在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯中,通过电聚合能够获得厚度为53μm的PANI膜层,在pH=4的0.03 mol/L K_(2)SO_(4)溶液中还原氧化石墨烯(GO),在PANI上获得厚度为10μm的rGO膜层。PANI呈中间氧化态,sp2杂化的r GO和PANI之间的相互作用使得共轭效应增强。连续致密的rGO覆盖在多孔的PANI上提高了双极板的耐蚀性。氧气对r GO/PANI/316L SS的耐蚀性有显著影响,不同氧含量条件下,腐蚀电流密度按照N2> O_(2)(DO)> O_(2)依次降低。结论氧气有助于在膜/基界面形成保护性的钝化膜,提升了rGO/PANI/316L SS双极板的耐蚀性。

关键词：石墨烯聚苯胺不锈钢双极板 O_(2) 离子液体耐蚀性

氧化石墨烯-形状记忆环氧树脂/全氟癸基三甲氧基硅烷-聚二甲基硅氧烷@SiO_(2)超疏水涂层的光热自修复与耐蚀性

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复合材料学报 2023年第6期40卷 3405-3416页

作者：赵亚梅曹婷婷张鹏远霍梦丹张兴龙西安工程大学环境与化学工程学院西安710060

针对物理损伤修复时间较长、修复率较低及极端条件下不锈钢易被腐蚀等实际问题,本文以具有光热效应的自修复涂层氧化石墨烯-形状记忆环氧树脂(GO-SMEP)为底层,以多级粗糙微纳米结构的超疏水涂层全氟癸基三甲氧基硅烷-聚二甲基硅氧烷@二... 详细信息

针对物理损伤修复时间较长、修复率较低及极端条件下不锈钢易被腐蚀等实际问题,本文以具有光热效应的自修复涂层氧化石墨烯-形状记忆环氧树脂(GO-SMEP)为底层,以多级粗糙微纳米结构的超疏水涂层全氟癸基三甲氧基硅烷-聚二甲基硅氧烷@二氧化硅(PFDT-PDMS@SiO_(2))为表层,基于双层设计获得了一种快速修复物理损伤的光热自修复超疏水涂层GO-SMEP/PFDT-PDMS@SiO_(2)(GO-SMEP/PPS),并对该涂层的制备优化及其润湿性、光热效应、耐蚀性、自修复等性能进行研究。结果表明,当PDMS∶μ-SiO_(2)∶n-SiO_(2)质量比=1.5∶1∶1,PFDT含量为30wt%时,GO-SMEP/PPS涂层在304不锈钢基底上的超疏水性最佳,并表现出明显的镜面现象及对液滴高度排斥。GO-SMEP/PPS涂层的光热效应随着光热转化剂GO含量的增加而增强,GO含量为0.5wt%的GO-SMEP/PPS涂层经3周期的近红外光循环辐射,其光热效应保持稳定。将GO-SMEP/PPS受损涂层置于808 nm近红外光下,经3 min短时间的辐射,其物理划痕由40μm修复至1μm左右,基于修复前后涂层的低频阻抗模量(|Z|0.01 Hz)进一步计算其修复率高达97.5%。交流阻抗谱(EIS)分析表明,GO-SMEP/PPS(0.5wt%GO)涂层的耐蚀性由GO-SMEP底层和PPS表层共同决定,其容抗弧半径大,低频阻抗模量|Z|0.01 Hz高达3.2×105Ω·cm^(2),对腐蚀性介质的阻隔性强,表现出良好的耐蚀性。在304不锈钢基底上涂覆该涂层后,所测点蚀电位(E_(b)=0.263 V)和维钝电流密度(I_(p)=4.80×10^(−8) A/cm^(2))表明对不锈钢防腐效果良好。

关键词：超疏水光热转化自修复功能化耐蚀性不锈钢防腐

老化时间对AZ31B镁合金铁氰化钾转化膜耐蚀性的影响

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表面技术 2022年第1期51卷 113-120,191页

作者：马琳梦邹忠利许满足刘坤北方民族大学材料科学与工程学院银川750021

目的在镁合金表面制备一种新型的化学转化膜,以提高其耐蚀性。方法通过化学浸渍法,以铁氰化钾作为成膜主盐,在镁合金表面制备一层耐蚀性较好的化学转化膜,主要探究老化时间对AZ31B镁合金铁氰化钾转化膜耐蚀性的影响。利用扫描电镜(SEM)... 详细信息

目的在镁合金表面制备一种新型的化学转化膜,以提高其耐蚀性。方法通过化学浸渍法,以铁氰化钾作为成膜主盐,在镁合金表面制备一层耐蚀性较好的化学转化膜,主要探究老化时间对AZ31B镁合金铁氰化钾转化膜耐蚀性的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对膜层表面形貌及组成进行分析表征,利用电化学方法和析氢实验研究转化膜的耐蚀性能,利用浸泡实验探究膜层的寿命。结果镁合金基体表面生成了一层具有较少裂纹的膜层,膜层厚度约为20μm。XPS、XRD及EDS结果表明,膜层主要成分为Fe_(4)[Fe(CN)_(6)]_(3)。动电位测试结果显示,老化12 h的膜层耐蚀性最佳,相比于未经处理的镁合金试样,其自腐蚀电位正移了约1000 mV,自腐蚀电流密度下降了约3个数量级。电化学交流阻抗结果显示,老化时间为12 h的电荷转移电阻(Rct)最大,为41380Ω·cm^(2),相比于其他老化时间的试样有了显著的提升。析氢实验结果也证明,老化12 h的铁氰化钾转化膜明显提高了AZ31B镁合金的耐蚀性。结论铁氰化钾化学转化膜可以提高镁合金的耐腐蚀性能,并且最佳老化时间为12 h,其使用寿命至少可以维持48 h。

关键词： AZ31B镁合金化学浸渍法铁氰化钾转化膜老化时间电化学方法耐蚀性

基于正交试验的磁控溅射铝涂层对孪晶诱发塑性钢耐蚀性的影响

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表面技术 2023年第4期52卷 223-232页

作者：张开策时晓光周艳文粟志伟徐帅王鼎辽宁科技大学化学工程学院辽宁鞍山114051 辽宁科技大学材料与冶金学院表面工程研究所辽宁鞍山114051 鞍钢集团钢铁研究院汽车与家电用钢研究所辽宁鞍山114021

目的利用磁控溅射技术在孪晶诱发塑性钢板表面沉积铝涂层,借助L9(3^(3))正交试验设计表研究热丝电流、靶电流和基体偏压3个工艺参数对铝涂层相结构、微观形貌以及耐蚀性能的影响。方法利用XRD和SEM研究铝涂层的微观结构。利用电化学工... 详细信息

目的利用磁控溅射技术在孪晶诱发塑性钢板表面沉积铝涂层,借助L9(3^(3))正交试验设计表研究热丝电流、靶电流和基体偏压3个工艺参数对铝涂层相结构、微观形貌以及耐蚀性能的影响。方法利用XRD和SEM研究铝涂层的微观结构。利用电化学工作站和盐雾试验箱测试并分析铝涂层的耐蚀性能。通过极差分析得到热丝电流、靶电流和基体偏压所对应的极差值(R值)。结果引入热丝后,基体偏流密度从0.02 mA/cm^(2)提升至0.72 mA/cm^(2),提高了1个数量级;靶电流与基体偏压的影响不明显。涂层厚度随靶电流的增加而增大,靶电流由3 A增至9 A的过程中,涂层厚度由0.67μm增加至3.16μm。择优取向在热丝电流与基体偏压的共同作用下由(200)向(111)转变,这反映了晶体内部应力增大。铝涂层均为典型的再结晶形貌。在热丝电流从0 A增大到20 A的过程中,自腐蚀电位由-969 V增大至-656 V,靶电流和基体偏压的影响较小。自腐蚀电流密度随靶电流的增加而增大,当靶电流从3A增至9A时,其数值由1.15×10^(-7)A/cm^(2)增大为3.04×10^(-7)A/cm^(2);自腐蚀电流密度随热丝电流和靶电流呈现先增后减的趋势。腐蚀面积与热丝电流成正相关,热丝电流越大,腐蚀面积越大(5.03%~12.21%);腐蚀面积与靶电流成负相关,靶电流越大,腐蚀面积越小(10.62%~6.51%)。结论热丝电流主要影响涂层的致密度,热丝电流越大,涂层越致密,自腐蚀电位越高。靶电流主要影响涂层厚度,涂层越厚越耐蚀,同时也变得疏松,点蚀增多。基体偏压对于铝涂层的耐蚀性影响不大。

关键词：正交试验磁控溅射铝涂层孪晶诱发塑性钢耐蚀性腐蚀机制

退火处理对Co_(x)CrFeMnNi_(2-x)高熵合金显微组织和耐蚀性的影响

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材料导报 2022年第11期36卷 139-145页

作者：王权吴长军徐雪薇彭浩平刘亚苏旭平常州大学材料科学与工程学院江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学光伏科学与工程江苏协同创新中心江苏常州213164

通过电弧熔炼法制备了一系列fcc型Co_(x)CrFeMnNi_(2-x)(x=0.25~1.5)高熵合金,并于600~1000℃真空退火120~360 h,进而研究了Co和Ni含量、退火温度及时间对合金显微组织和耐蚀性的影响。结果表明,这些铸态合金均由fcc单相组成。600~1000... 详细信息

通过电弧熔炼法制备了一系列fcc型Co_(x)CrFeMnNi_(2-x)(x=0.25~1.5)高熵合金,并于600~1000℃真空退火120~360 h,进而研究了Co和Ni含量、退火温度及时间对合金显微组织和耐蚀性的影响。结果表明,这些铸态合金均由fcc单相组成。600~1000℃退火后,除x=1.5的合金中会形成少量的hcp相外,其他合金没有相变。铸态Co_(x)CrFeMnNi_(2-x)合金主要由粗大的树枝晶组成,合金的耐蚀性随Co含量的增加而逐渐降低。600~1000℃退火会明显改变合金的金相显微组织。600℃退火后,由于晶界迁移截断枝晶主干,合金组织得到了细化;同时,由于粗大的晶界增多,合金耐蚀性明显降低。800℃退火120 h后,合金中形成了曲折的等轴晶界,但晶内仍有明显的网状编织的亚晶;此时,合金的耐蚀性得到大幅提升。进一步延长退火时间或升高退火温度可使晶界变得平滑细小,晶内的编织网状亚晶逐渐消失,合金的耐蚀性也将进一步提升。这些结果将为fcc型高熵合金的成分设计及组织调控提供依据。

关键词：退火处理高熵合金显微组织枝晶耐蚀性

二次阳极氧化对6061铝合金氧化膜结构和耐蚀性的影响

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表面技术 2022年第7期51卷 236-244页

作者：史浩伯于美杨茗佳刘建华贾毅高鑫北京星航机电装备有限公司北京100074 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

目的研究相同工艺参数下一次阳极氧化和二次阳极氧化对6061铝合金上氧化膜结构的影响,探究基体结构差异性与膜层生长行为及性能间的对应关系。方法以商业6061铝合金和SPS粉末烧结铝合金为研究对象,针对不同基体在一次阳极氧化和二次阳... 详细信息

目的研究相同工艺参数下一次阳极氧化和二次阳极氧化对6061铝合金上氧化膜结构的影响,探究基体结构差异性与膜层生长行为及性能间的对应关系。方法以商业6061铝合金和SPS粉末烧结铝合金为研究对象,针对不同基体在一次阳极氧化和二次阳极氧化过程中,围绕基体组织特征对膜层结构的影响展开系统研究。同时,对不同工艺方法制备出的不同结构特点的氧化膜进行封闭后处理,结合电化学测试方法对膜层的耐蚀性能进行分析对比。结果相比一次氧化过程,商业6061铝合金和SPS铝合金的二次氧化电流密度分别由12.07、56.62 mA/cm^(2)增加至13.68、64.8 mA/cm^(2),膜层生长速率增大。同时,一次氧化后在基体表面形成的有序凹坑结构有助于二次氧化中膜层多孔结构有序性的提升,其中SPS烧结铝合金膜层孔洞呈规则的“六边形”结构。二次阳极氧化过程可以有效减少基体表面阴极性金属间化合物颗粒的分布,提高氧化膜的连续性,增强相应膜层的耐蚀性。结论二次阳极氧化可以使生成的氧化膜层更加均匀规整,且整体耐蚀性显著提高。

关键词：二次阳极氧化 6061 铝合金电流密度耐蚀性

成膜时间对AZ31B镁合金镨盐转化膜形貌和耐蚀性的影响

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表面技术 2023年第3期52卷 255-265页

作者：刘坤邹忠利马琳梦张旭王北平北方民族大学材料科学与工程学院银川750021

目的探究新型稀土盐镨盐转化膜的腐蚀防护特性。方法采用化学转化法,在镁合金基体进行表面改性,制备出一层致密镨盐转化膜。试验重点探讨不同成膜时间制备转化膜的表面性能,在模拟海水(3.5%NaCl溶液)条件下,通过电化学测试(Tafel极化曲... 详细信息

目的探究新型稀土盐镨盐转化膜的腐蚀防护特性。方法采用化学转化法,在镁合金基体进行表面改性,制备出一层致密镨盐转化膜。试验重点探讨不同成膜时间制备转化膜的表面性能,在模拟海水(3.5%NaCl溶液)条件下,通过电化学测试(Tafel极化曲线和电化学阻抗谱)、浸泡试验、点滴试验分别评价膜层的耐腐蚀特征,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线能谱分析(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对微观形貌、结构成分进行测试分析,通过显微硬度计和摩擦磨损试验机,从力学角度分析膜层的耐磨性和表面硬度。结果进行对比试验后发现,成膜时间过短或过长都不利于膜层的形成。Tafel曲线显示,成膜时间为30 min时,自腐蚀电流密度为1.740×10^(-9)A/cm^(2),相比裸镁试样下降了4个数量级;自腐蚀电位为-0.681 V,相比裸镁试样正移了900 mV;电化学交流阻抗谱显示,成膜30 min时,膜层的容抗弧曲率半径最大,EIS拟合后电荷转移电阻也最大,为45650Ω·cm^(2)。浸泡试验和点滴试验结果表明,成膜30 min时,膜层具有较少的点蚀区域和裂纹缺陷,点滴时间为82.14 s,膜厚可达26.2μm,膜层较为牢固,试验结果与电化学测试参数具有一致性。组成分析则说明转化膜主要含有C、H、O、Mg、Pr等元素,膜层主要物质为镨的氢氧化物和镨的部分氧化物。稀土金属镨的加入一定程度提高了膜层的力学性能,提高了膜层的耐磨性和硬度。结论由组成分析结果可推测镁合金表面镨盐转化膜的成膜机理,符合阴极成膜机制,Pr(NO_(3))_(3)·6H_(2)O作为成膜主盐可以有效改善AZ31B镁合金的表面性能,当成膜30 min时,镁合金镨盐转化膜可以有效阻止腐蚀介质的入侵,其耐蚀性和稳定性最佳。

关键词：镁合金化学转化法硝酸镨电化学耐蚀性

锌铝镁镀层不同表面处理体系成分分析及耐蚀性研究

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表面技术 2023年第9期52卷 253-264页

作者：邵蓉黎敏刘永壮曹建平李学涛首钢集团有限公司技术研究院北京100041 绿色可循环钢铁流程北京市重点实验室北京100043

目的分析锌铝镁镀层不同表面处理体系的成分,考察表面处理膜层的耐蚀性,明晰不同表面处理方式的防腐机制。方法通过白光干涉仪和扫描电镜(SEM)对3种表面处理方式下锌铝镁钢板不同表面微观形貌进行观察,通过辉光光谱(GDS)、X射线衍射(XRD... 详细信息

目的分析锌铝镁镀层不同表面处理体系的成分,考察表面处理膜层的耐蚀性,明晰不同表面处理方式的防腐机制。方法通过白光干涉仪和扫描电镜(SEM)对3种表面处理方式下锌铝镁钢板不同表面微观形貌进行观察,通过辉光光谱(GDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及傅里叶变换红外反射吸收光谱(FTIR)对表面处理膜膜层厚度及成分结构等进行表征,并结合家电板实际使用条件,考察不同钝化膜层的耐蚀性。结果涂油样品表面存在约10 nm厚、以烃类基础油和钙盐缓蚀剂等成分为主的油膜。三价铬钝化膜为厚度约50 nm,以Cr_(2)O_(3)、Cr(OH)_(3)及ZnO为主的致密不溶性氧化物膜层,无铬钝化膜为厚度约3μm、以氨基硅烷-树脂为主成膜物质的有机钝化膜。XPS及FTIR结果表明,硅烷-树脂在钢板表面发生了交联反应,形成了三维立体网状结构,同时钝化膜与镀层Zn之间形成了强化学键作用。电化学试验结果表明,三价铬钝化以及无铬钝化样品具有更小的自腐蚀电流密度及更大的电化学阻抗。在中性盐雾环境中,三价铬钝化膜具有更好的平面耐蚀性。无铬钝化膜具有更优异的划叉耐蚀性。结论三价铬钝化处理以及无铬钝化处理锌铝镁板的腐蚀倾向均小于涂油处理锌铝镁板的,相关研究可为锌铝镁镀层材料在家电板市场的推广应用提供理论支撑。

关键词：无铬钝化三价铬钝化锌铝镁耐蚀性