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润滑耐磨耐蚀功能一体化有机黏结涂层的研究进展

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高分子材料科学与工程 2024年第4期40卷 182-190页

作者：陈明锴陈磊马彦军张定军周惠娣陈建敏东方电气集团东方汽轮机有限公司清洁高效透平动力装备全国重点实验室四川德阳618000 中国科学院兰州化学物理研究所中国科学院材料磨损与防护重点实验室甘肃兰州730000 兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730000

随着现代化装备技术的快速发展,高端机械装备服役工况变得愈加复杂苛刻,磨损与腐蚀耦合损伤加速了高端机械装备运动部件的损伤失效,导致装备服役寿命大幅缩减,带来了严重的安全问题。润滑耐磨耐蚀功能一体化有机黏结涂层克服了润滑耐磨... 详细信息

随着现代化装备技术的快速发展,高端机械装备服役工况变得愈加复杂苛刻,磨损与腐蚀耦合损伤加速了高端机械装备运动部件的损伤失效,导致装备服役寿命大幅缩减,带来了严重的安全问题。润滑耐磨耐蚀功能一体化有机黏结涂层克服了润滑耐磨涂层和防腐蚀涂层的单一功能局限,为解决运动部件的磨损和腐蚀问题提供了有效方案。文中首先探讨了关键运动部件面临复杂服役工况的严峻挑战、材料磨损与腐蚀耦合的损伤机制;然后分别由黏结剂、填料和润滑剂3个方面介绍了目前润滑耐磨耐蚀功能一体化有机黏结涂层的研究进展,对涂层的组成结构与力学性能、摩擦学性能、耐腐蚀性能间的构效关系进行了分析,并对不同涂层的局限性进行了概述;之后详细总结了润滑耐磨耐蚀功能一体化涂层的应用现状;最后对润滑耐磨耐蚀功能一体化涂层的发展方向进行展望。

关键词：磨损-腐蚀减摩耐磨耐蚀功能一体化有机黏结涂层

基体温度对等离子喷涂铁基非晶合金涂层耐磨耐蚀性的影响

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表面技术 2024年

作者：王红哲杨德明赵中杰高伟强李正旭大连海事大学交通运输工程学院

目的探究基体温度对铁基非晶涂层耐磨及耐蚀性的影响。方法采用大气等离子喷涂在三种不同基体温度条件下（平均约为90 ℃、380 ℃、650 ℃）制备了铁基非晶涂层，分析了非晶粉末颗粒的铺展形貌，研究了基体温度对涂层的非晶含量、氧化... 详细信息

目的探究基体温度对铁基非晶涂层耐磨及耐蚀性的影响。方法采用大气等离子喷涂在三种不同基体温度条件下（平均约为90 ℃、380 ℃、650 ℃）制备了铁基非晶涂层，分析了非晶粉末颗粒的铺展形貌，研究了基体温度对涂层的非晶含量、氧化、显微硬度、孔隙率以及相组成的影响，并分析了三种涂层的在3 N、5 N、9 N载荷下的摩擦学性能和在3.5%的氯化钠溶液中的电化学性能。结果随着基体温度的提高，涂层的氧化和第二相析出逐渐加大，非晶含量逐步下降，显微硬度先上升后下降，380 ℃时达到最大。受非晶粉末颗粒在不同温度的基体上的铺展形貌的影响，涂层的孔隙率随着基体温度的提高，孔隙率呈先上升后下降趋势，液滴在基体上延展的越剧烈，涂层的孔隙率越高。380 ℃下制备的86.7%非晶含量的涂层具备最小的孔隙率（0.64%）和最高的显微硬度(1001.46 HV0.3)，且在3、5、9 N载荷下的比磨损率最低，主要是因为基体温度降低了非晶态含量，同时降低了孔隙率，提高了显微硬度，细晶增化增强了涂层的耐磨性。380 ℃的涂层在3.5%的氯化钠溶液中也表现出最低的Icorr(3.39×10-6A/cm2)，其原因为低孔隙率的涂层在腐蚀过程中不易为腐蚀介质提供侵蚀通道，减少了涂层的点蚀。结论相比较低和较高的基体温度，在适中的基体温度（380 ℃左右）下制备涂层同时具有更好的耐磨性能以及耐腐蚀性能，为制备高性能的非晶涂层提供了理论依据。

关键词：大气等离子喷涂非晶涂层基体温度铺展形貌耐磨耐蚀

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钢筋在氯离子环境中腐蚀试验方法细节的探讨

市场监管与质量技术研究 2024年第3期 85-89页

作者：唐名标福建三宝钢铁有限公司福建漳州363000

评价耐蚀钢筋的关键指标是腐蚀性能,通常用相对腐蚀率表示。行业标准YB/T 4367-2014《钢筋氯离子腐蚀环境中腐蚀试验方法》未明确对比样化学成分、样品加工直径、样品表面粗糙度等级等条件,文中通过对上述不同条件进行腐蚀率实验,得出... 详细信息

评价耐蚀钢筋的关键指标是腐蚀性能,通常用相对腐蚀率表示。行业标准YB/T 4367-2014《钢筋氯离子腐蚀环境中腐蚀试验方法》未明确对比样化学成分、样品加工直径、样品表面粗糙度等级等条件,文中通过对上述不同条件进行腐蚀率实验,得出多组相对腐蚀率数据,为后续制定更详细的标准或试验提供可参考数据。

关键词：周浸试验机氯离子耐蚀

钢铁表面有机涂层的耐蚀与摩擦性能的研究进展

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表面技术 2023年

作者：鲁震钱建国叶兵孔继周韦红余周飞南京航空航天大学航天航空结构力学及控制全国重点实验室上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心

钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域，然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题。有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护。有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对... 详细信息

钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域，然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题。有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护。有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对涂层腐蚀性能和摩擦性能都有着一定的影响。综述了近年来钢铁表面有机涂层耐蚀与摩擦性能的研究进展。首先从物理阻隔、牺牲阳极的阴极保护、自修复技术和超疏水技术四种提高有机涂层耐蚀性的方法入手，阐述了各种方法的基本原理，探讨了四种方法所制备的用于钢铁表面防护的有机涂层的防腐性能，并对目前各种方法所制备的有机涂层存在的问题以及改善措施进行了分析。接着主要从掺杂填料的角度探究了不同填料对钢铁表面有机涂层摩擦性能的影响，提出了润滑相/增强相协同作用、软硬协同作用和自润滑微胶囊三种提高有机涂层摩擦性能的策略。最后总结了目前钢铁表面有机涂层面临的一些挑战，并对钢铁表面有机涂层的发展方向进行了展望。

关键词：钢铁有机涂层耐蚀摩擦性能填料

模拟舰载环境对2124铝合金耐蚀及疲劳性能的影响

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科技导报 2022年第5期40卷 69-77页

作者：詹中伟孙志华葛玉麟中国航发北京航空材料研究院中国航空发动机集团航空材料先进腐蚀与防护重点实验室北京100095

采用酸性盐雾试验模拟舰载环境,研究了舰载环境对典型航空铝合金2124铬酸阳极氧化、硼硫酸阳极氧化和苹果酸硫酸阳极氧化耐蚀和疲劳性能的影响,采用电化学阻抗谱(EIS)分析了膜层结构的变化规律,采用轴向疲劳检测不同腐蚀时间后的疲劳寿... 详细信息

采用酸性盐雾试验模拟舰载环境,研究了舰载环境对典型航空铝合金2124铬酸阳极氧化、硼硫酸阳极氧化和苹果酸硫酸阳极氧化耐蚀和疲劳性能的影响,采用电化学阻抗谱(EIS)分析了膜层结构的变化规律,采用轴向疲劳检测不同腐蚀时间后的疲劳寿命,并对疲劳断口进行分析。结果显示,阳极氧化处理能够有效提高其耐蚀性能,铬酸阳极氧化试样经过4个循环酸性盐雾后出现腐蚀,硼硫酸阳极氧化和苹果酸硫酸阳极氧化从第6周期开始出现腐蚀;阳极氧化试样的疲劳寿命随酸性盐雾循环次数而衰减,衰减趋势与出现腐蚀的规律相吻合;苹果酸硫酸阳极氧化试样的疲劳寿命衰减最为缓慢。

关键词：舰载环境 2124铝合金阳极氧化耐蚀疲劳性能

时效处理工艺对海工用高氮不锈钢耐蚀性的影响

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中国冶金 2023年第10期33卷 50-59页

作者：刘吉猛李皓王书桓赵定国倪国龙华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 唐山市特种冶金及材料制备重点实验室河北唐山063210

海工用不锈钢需要长时间浸泡在海水当中,而海水自身是一种良好的电解质,具有含盐量高、电阻率小等特点,对不锈钢的耐腐蚀性是一种较大的考验。主要以18Cr15.5Mn1.4MoN系高氮奥氏体不锈钢为研究对象,通过固溶后的时效处理,分析时效第二... 详细信息

海工用不锈钢需要长时间浸泡在海水当中,而海水自身是一种良好的电解质,具有含盐量高、电阻率小等特点,对不锈钢的耐腐蚀性是一种较大的考验。主要以18Cr15.5Mn1.4MoN系高氮奥氏体不锈钢为研究对象,通过固溶后的时效处理,分析时效第二相析出行为对试验钢耐蚀性能的影响。对试验钢进行盐雾腐蚀试验,计算其失重率和腐蚀速率,并测定试验钢动电位极化曲线。试验结果表明,不同时效处理后的试验钢耐蚀性能差距较大,600℃时效0.5 h试验钢耐蚀性能最佳,失重率和腐蚀速率分别为1.157%、4.608×10^(-5)g/(cm^(2)·h);800℃时效2 h耐蚀性能最差,失重率和腐蚀速率分别为3.737%、1.502×10^(-4)g/(cm^(2)·h);而316L不锈钢耐蚀性能介于两者之间,失重率和腐蚀速率分别为1.423%、6.751×10^(-5)g/(cm^(2)·h);当第二相Cr2N大量析出时,会严重降低试样钢耐蚀性能。通过观察海工用高氮不锈钢第二相析出和溶解行为,阐明第二相析出行为与高氮不锈钢耐蚀性之间的关系,为后续分析高温下第二相析出物对金属材料性能影响提供理论依据。

关键词：高氮钢时效处理耐蚀极化曲线失重率

H13模具钢表面耐蚀耐磨沸石涂层的微观结构及其性能

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H13模具钢表面耐蚀耐磨沸石涂层的微观结构及其性能

作者：陈永桂中南大学

学位级别：硕士

H13钢因良好的综合性能而被广泛地作为压铸、挤压等热作模具零件的原材料,然而在模具的服役过程中,H13钢表面常常因为磨损、腐蚀等发生失效,最终降低了模具的使用寿命。为提高H13钢表面的耐蚀、耐磨性能,本文采用一次水热及二次水热合... 详细信息

H13钢因良好的综合性能而被广泛地作为压铸、挤压等热作模具零件的原材料,然而在模具的服役过程中,H13钢表面常常因为磨损、腐蚀等发生失效,最终降低了模具的使用寿命。为提高H13钢表面的耐蚀、耐磨性能,本文采用一次水热及二次水热合成法在H13钢表面制备了沸石涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了沸石涂层的显微结构以及元素组成;采用Tafel极化曲线、电化学阻抗图谱分析了沸石涂层的耐蚀性能;采用多功能摩擦磨损测试仪分析了沸石涂层的耐磨性能,并结合SEM形貌及EDS元素分析结果探讨了沸石涂层的磨损机理。研究了 H13钢表面不同预处理(机械打磨预处理、3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(APTES)预处理、氮碳共渗预处理)对一次水热合成沸石涂层的结构及耐蚀性的影响。相比于机械打磨预处理,H13模具钢经氮碳共渗预处理后,一次水热合成沸石涂层的晶粒尺寸增大,致密度降低;而进行硅烷偶联剂预处理后,预沉积的APTES薄膜促进了沸石的形核,导致沸石涂层的晶粒尺寸变小,致密度提高,使H13钢硅烷化表面的沸石涂层具有最好的耐蚀性。在3.5wt.%NaCl溶液中,H13钢机械打磨表面,氮碳共渗表面和硅烷化表面的沸石涂层的腐蚀电流密度分别为2.39×10-7,2.41×10-7和1.99×10-7A·cm-2。在浸泡600h后,它们的低频阻抗模值分别为2.48×104,5.79×103和6.14×104Ω·cm2。采用二次水热合成法在氮碳共渗H13钢表面制备了沸石涂层,并研究其耐蚀及耐磨性能。结果表明二次水热合成的沸石涂层致密度更高、耐蚀性更好。在3.5wt.%NaCl溶液中,它的腐蚀电流密度为9.98×l0-9A·cm-2,比一次水热合成制备的沸石涂层低了约一个数量级。在浸泡840h后,二次水热合成制备的沸石涂层的低频阻抗模值(|Z| 0.01Hz)为3.01×104 Ω·cm2,比H13氮碳共渗表面一次水热合成沸石涂层浸泡600h时高了一个数量级。沸石涂层样品在2,3和5N载荷下的磨损率分别为5.69(±0.71)×10-5,6.34(±0.45)×10-5和7.64(±0.82)×10-5mm3/(N·m),约为氮碳共渗基体磨损率的一半,表明沸石涂层具有更好的耐磨性。在磨损过程中,沸石颗粒向上凸起的棱角逐渐被GCr15磨球磨平,但磨平的区域表面并没有出现沟槽和微裂纹,这与沸石颗粒具有较高的硬度和较低的弹性模量有关。沸石涂层的磨损机制包括磨粒磨损以及疲劳剥落磨损。图40幅,表13个,参考文献91篇

关键词： H13模具钢水热合成沸石耐蚀耐磨

含铈S31254超级奥氏体不锈钢析出规律及耐蚀性能研究

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含铈S31254超级奥氏体不锈钢析出规律及耐蚀性能研究

作者：张小丽太原理工大学

学位级别：硕士

超级奥氏体不锈钢中Cr、Ni、Mo等合金元素含量显著高于常规的奥氏体不锈钢,其基体为稳定的奥氏体组织,具有更优异的耐高温和耐腐蚀性能。因此,超奥钢在烟气脱硫、造纸和纸浆工业、海水淡化、制药工业等诸多领域中被广泛应用。但超奥钢... 详细信息

超级奥氏体不锈钢中Cr、Ni、Mo等合金元素含量显著高于常规的奥氏体不锈钢,其基体为稳定的奥氏体组织,具有更优异的耐高温和耐腐蚀性能。因此,超奥钢在烟气脱硫、造纸和纸浆工业、海水淡化、制药工业等诸多领域中被广泛应用。但超奥钢在热处理加工过程中,高含量的合金元素往往会发生偏析行为,导致脆性第二相(如sigma相、laves相等)的析出,进而使得材料在热加工过程中出现热轧开裂及分层现象,严重恶化超奥钢的热加工性能与耐腐蚀性能。研究表明,稀土元素铈(Ce)作为微合金元素,在超奥钢中不仅可以细化晶粒,还能够抑制Cr、Mo等合金元素的偏析,进而抑制第二相析出行为、细化第二相尺寸。因此,在超奥钢中添加Ce能够通过调控合金元素的偏析行为,来优化超奥钢的耐腐蚀性能。本研究针对S31254超级奥氏体不锈钢在热处理加工过程中的第二相析出,以及后续耐腐蚀性能下降的问题,通过向S31254中添加稀土元素Ce,制备含0.04 wt.%Ce的S31254-Ce超级奥氏体不锈钢。对S31254-Ce进行不同工艺的固溶及时效热处理,通过对固溶及时效试样的微观组织观察(金相显微镜、扫描电子显微镜等),探究不同热处理工艺对S31254-Ce第二相回溶及析出行为的影响。同时,对热处理后的S31254-Ce超奥钢进行耐蚀性测试(动电位极化测试、阻抗谱测试、双环动电位活化测试),讨论不同热处理工艺对试验钢耐蚀性能的影响。现可得到以下结论:(1)对S31254-Ce超奥钢在1130℃、1150℃、1170℃、1190℃、1220℃、1250℃下进行保温热处理。显微组织显示,S31254-Ce中第二相在1170℃下开始回溶,随固溶温度提高、固溶时间延长,试样中第二相回溶程度不断提高,晶粒尺寸也在增大。S31254-Ce经1190℃固溶处理后,第二相回溶完全,具有较多的孪晶结构,晶粒尺寸适中,可达到最佳的回溶效果。1190℃、1220℃、1250℃固溶处理均能够使得S31254-Ce中析出相完全回溶。经1190℃固溶处理后,S31254-Ce的耐蚀性能最佳。(2)对固溶处理后的S31254-Ce超奥钢试样进行不同温度及时间的时效处理。显微组织显示,在800～1100℃时效处理过程中,随时效温度及时间的提升,第二相的析出速度先提高随后减缓。晶内出现了网络状分布的颗粒析出相,在860℃时效处理后,该析出形貌最为明显。时效温度进一步提高后,S31254-Ce第二相主要沿晶界以条状分布,由间断短条状逐渐演变为连续长条状分布,宽度也逐渐增加。在800～900℃,随时效温度提高,S31254-Ce的耐蚀性能下降,800℃处理后的时效试样具有最佳的耐蚀性能。(3)对S31254-Ce超奥钢进行热处理工艺改进。显微结果表明,对固溶处理后的S31254-Ce试样进行空冷和300℃保温处理,能够促进铈在晶界的偏析行为,有利于延缓第二相析出速度,抑制其后续时效析出行为。同时,空冷处理和300℃保温处理还可以显著提高S31254-Ce时效后的耐点蚀性能和耐晶间腐蚀性能。

关键词： S31254 Ce 析出相晶界偏析耐蚀

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水性环氧耐蚀涂料的制备及其性能研究

水性环氧耐蚀涂料的制备及其性能研究

作者：于浩辽宁大学

学位级别：硕士

金属腐蚀影响着人类社会各行各业。在耐蚀涂料体系中,环氧树脂因其自身优异的机械性能和化学稳定性,在整个耐蚀涂料领域得到了广泛应用。传统溶剂型耐蚀涂料对自然环境以及人体健康有着严重的危害,因此水性耐蚀涂料应运而生。但相较于... 详细信息

金属腐蚀影响着人类社会各行各业。在耐蚀涂料体系中,环氧树脂因其自身优异的机械性能和化学稳定性,在整个耐蚀涂料领域得到了广泛应用。传统溶剂型耐蚀涂料对自然环境以及人体健康有着严重的危害,因此水性耐蚀涂料应运而生。但相较于传统涂料,水性涂料的耐蚀性能仍有一定差距。研究绿色环保且防腐性能优异的水性环氧耐蚀涂料对社会发展具有重要的意义。本论文主要研究内容如下:1、水性环氧耐蚀涂料基础配方的优化。通过实验和市场调研,分析助剂种类和添加量对涂层性能的影响,最终确定基础配方。实验结果表明:选择DY-601型水性环氧乳液和DY-175型水性固化剂为基础成膜物质;消泡剂选用2093型透明环氧消泡剂,用量为0.5 wt%;防闪锈剂选用DY-330,用量为0.5 wt%;分散剂选用SRE-4190分散剂,其用量确定为占总量的0.3 wt%;基材润湿剂和流平剂分别使用迪高270和450型,用量均为0.2 wt%;颜填料为金红石型钛白粉5 wt%左右、云母粉2.5 wt%。2、以磷酸锌和三聚磷酸铝作为防锈颜料,分析并讨论不同种类和含量的防锈颜料对水性环氧耐蚀涂层性能的影响。考察不同组成耐蚀涂料的粘度、涂层的干燥时间、附着力和硬度基础性质;通过实物示意图、SEM、电化学阻抗谱和极化曲线对不同耐蚀涂层在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀过程和腐蚀程度进行研究。实验结果表明:加入防锈颜料后涂层的实干时间有所延长,附着力和硬度有所提升;加入5 wt%磷酸锌或7 wt%三聚磷酸铝的涂层,附着力均为0级,硬度为6H,在3.5 wt%的NaCl中浸泡30天后表面未出现明显变化。电化学测试结果显示,5 wt%磷酸锌涂层的耐蚀性更为优异。3、利用化学改性法分别制备了阳离子型水性环氧乳液和阴离子型水性环氧乳液。采用红外光谱对阴、阳离子型乳液的表面官能团进行了表征;研究并讨论了两种自合成乳液的稳定性及相应涂层的基础性能。实验结果表明:两种乳液在水中分散后具有较好的稳定性。阳离子型乳液的最大含水量约为40%,阴离子型乳液的最大含水量约为20%。阳离子型乳液的表干时间为6 h;实干时间为24 h;环氧值约为0.329 mol/100 g,乳液固含量为97%;附着力0级;硬度H。阴离子型乳液表干时间为3 h;实干时间为18 h;环氧值约为0.129 mol/100 g;乳液固含量为50%;附着力0级;硬度4 H。自合成的阴离子乳液和阳离子乳液所制清漆涂层相较于市售清漆涂层耐蚀性得到提升。阴离子型水性环氧乳液所制耐蚀涂层的附着力均为0级且硬度均为4H,且阴离子乳液耐蚀涂层浸泡14无变化。电化学测试结果表明,自合成阴离子型水性环氧乳液所制涂层的具有较为良好的耐腐蚀性能。本工作为水性环氧乳液的制备工艺及应用领域提供应用参考和数据支持。

关键词：水性环氧涂料耐蚀磷酸锌三聚磷酸铝离子型水性环氧乳液