γ-APS改性不锈钢在模拟体液中的抗腐蚀性

316L不锈钢表面组装了γ-APS层,并用体视显微镜及腐蚀测试仪对其在模拟体液中的腐蚀形貌及抗腐蚀性进行检测,并与未进行γ-APS处理的316L不锈钢试样进行对比.结果表明经过γ-APS改性的316L不锈钢能有效保护金属不受溶液腐蚀,并且γ-APS层可以层层组装形成多层膜修复单层组装时产生的缺陷.     

植酸对咸水介质中316L不锈钢耐蚀性的影响

滨海区地源热泵中材料耐腐蚀性研究是有效开展利用新能源的基础,具有重要意义。采用动电位极化扫描和电化学阻抗谱方法研究了不同植酸组装浓度和组装时间对316L不锈钢在地下咸水介质中耐蚀性的影响,并探讨了植酸与钼酸钠复配形成的自组装膜对316L不锈钢在地下咸水介质中耐蚀性的影响。结果表明:在Cl-质量浓度为10g/L的NaCl溶液中,随着植酸浓度的增加,316L不锈钢自腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,自组装膜对316L不锈钢的防护作用先增强后降低;随着自组装时间的延长,植酸自组装膜对316L不锈钢的缓蚀率先上升后下降。在自组装时间为6h、植酸浓度为10mmol/L时形成的自组装膜防护效果最好,缓蚀率达到84.17%。向植酸自组装液中添加钼酸钠后,形成的聚合钼酸根通过络合作用和静电作用使316L不锈钢的耐蚀性降低,说明植酸的复配对提高咸水介质中316L不锈钢的耐蚀性是有选择的。这为咸水地区地源热泵系统中316L不锈钢换热器的防护提供了理论指导。     

316L不锈钢双极板磁控溅射不同厚度石墨涂层的耐蚀性和导电性

为了提高316L不锈钢双极板的耐蚀性和导电性,使用磁控溅射的方法,通过控制石墨靶材的溅射时间,在316L不锈钢表面沉积了不同厚度的石墨涂层,比较不同厚度石墨涂层的性能,以确定最佳厚度的石墨涂层。使用扫描电子显微镜（SEM）观察了双极板腐蚀后的微观表面形貌;模拟了质子交换膜燃料电池（PEMFC）双极板的工作环境,使用电化学测试方法测试了5种涂层的耐蚀性;通过X射线光电子能谱（XPS）分析了4种石墨涂层的C键结合特性;比较了几种涂层的界面接触电阻（ICR）;测量了涂层的表面接触角来评估涂层的亲疏水性。结果表明：所有的涂层均能提高316L不锈钢的耐腐蚀性和导电性;其中以C-3石墨涂层最佳,恒电位极化下的腐蚀电流密度稳定在2.26×10^-7 A/cm²;界面接触电阻（ICR）在5.6 mΩ·cm²;C-3和C-4有着较高的sp²杂化原子比例,得到了最佳厚度的石墨涂层,大概在400 nm。     

离子注入Nb不锈钢双极板的耐孔蚀性能研究

为了探索离子注入Nb不锈钢双极板在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的性能,采用极化曲线、恒电位试验和电化学阻抗谱等方法研究了离子注入铌316不锈钢在PEMFC环境中耐孔蚀性能的影响.研究表明:模拟PEMFC环境中316不锈钢和离子注入铌316不锈钢试样均发生孔蚀;Nb离子的注入提高了抗孔蚀性能,且随着介质温度的升高,孔蚀倾向加剧.孔蚀的诱发是离子注入铌316不锈钢表面水解形成Nb(OH)+4,导致钝化膜局部溶解破坏所致.模拟PEMFC环境中316不锈钢表面注入铌层膜电阻Rcoat、电荷转移电阻Rct升高,而注入铌层的电容值Ccoat、双电层电容Cct下降,表明注入铌层成为高电阻、低电容的阻挡层,对基体起到良好的保护作用.     

316不锈钢表面沉积厚类金刚石膜层的性能研究

采用脉冲辉光放电等离子体气相沉积法在316不锈钢表面沉积膜层较厚的类金刚石膜层。利用拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、光学显微镜、显微硬度计和摩擦磨损实验机分别对膜层组成和微观结构及机械性能进行了表征。研究发现,通过脉冲辉光放电等离子体气相沉积法,在316不锈钢表面制备的类金刚石膜层光滑致密;Raman分析得到的ID/IG和IT/IG比值分别为0.72和0.22;FT-IR分析可知膜层含有较多的CHx组成的sp3键;摩擦磨损试验得到膜层的摩擦系数低至0.100,XPS分析膜层sp3含量高达60.7%和光学显微镜测量膜层的厚度达到7mm。由此可知沉积类金刚石膜层后,可以显著地改善316不锈钢表面的机械性能。     

钛合金过渡层对燃料电池不锈钢双极板表面改性薄膜综合性能的影响北大核心CSCD

针对在燃料电池不锈钢双极板电堆上应用的Cr0. 23C0. 77非晶改性薄膜使用寿命低的问题,仍然采用脉冲偏压电弧离子镀技术,在Cr0. 23C0. 77薄膜与316L不锈钢基体之间增加制备一层耐点蚀钛合金过渡层,考察过渡层对改性薄膜表面综合性能的影响。首先在316L不锈钢基体上选择TA1、TA9、TA10和Ti35四种工业钛合金分别进行预选过渡层材料的沉积制备,对所得样品进行耐蚀性能的对比检测,结果显示,在模拟电池阴极环境下,四种样品中Ti35材料的耐蚀性能最优,可确定为过渡层的首选材料;之后再在不锈钢双极板样品上制备有Ti35过渡层的316L/Ti35/Cr0. 23C0. 77复合薄膜,与只有Cr0. 23C0. 77单层薄膜的样品一起进行表面综合性能的对比测试,结果表明,添加Ti35钛合金过渡层后,双极板在保持原有导电性能的接触电阻为3. 0 mΩ·cm2(0. 6 MPa下)左右和水接触角大于100°的疏水性能的基础上,耐蚀性能得到了明显的改善,在模拟阴极环境的动电位腐蚀测量条件下,腐蚀曲线中出现了一个明显的平台钝化区,从-0. 3～0. 9 V较宽的电位范围内腐蚀电流一直保持低于10-6A·cm-2水平,并且破钝电位高达1. 0 V以上。这将有利于提高双极板的表面防护性能和使用寿命。     

调制结构对Ti/TiB_2多层膜在模拟体液中摩擦学行为影响

采用磁控溅射法在316L不锈钢表面制备了具有不同调制结构的Ti/TiB_2多层膜,研究了调制结构对Ti/TiB_2多层膜在Hank’s模拟体液中与超高分子聚乙烯配副的摩擦学行为的影响。结果表明:多层膜的摩擦学行为与调制层数n间存在着一定的依赖关系。n=4的多层膜平均摩擦因数约为0.126,与316L不锈钢相比降低了34.3%;对磨副UHMWPE的磨损量明显降低,呈现出良好的减摩和耐磨效应。与316L不锈钢相比,多层膜在摩擦前后的自腐蚀电位提高,自腐蚀电流密度降低了2-3个数量级。n=4的多层膜开路电位为-0.237 V,也明显高于316L不锈钢。316L不锈钢磨损机理为磨粒磨损合并粘着磨损,多层膜的引入有效降低了316L不锈钢的磨粒磨损和粘着磨损程度。Ti/TiB_2多层膜在人工关节、人工椎间盘等医疗器械的表面改性有着广阔的应用前景。     

S32750超级双相不锈钢在低温模拟海水中的腐蚀行为

为了考察S32750超级双相不锈钢(SDSS)在低温海水中的腐蚀性能,通过浸泡试验、动电位极化和电化学阻抗等方法,研究了S32750 SDSS和316L不锈钢(316L SS)在5℃的模拟海水(质量分数为3.5%Na Cl)中的腐蚀行为,采用Mott-Schottky曲线对低温下钝化膜的半导体性质进行了分析,并通过金相显微镜观察了两者腐蚀后的表面形貌。结果表明:在低温海水中,S32750 SDSS比316L SS表现出了更低的腐蚀速率,且S32750 SDSS表面腐蚀凹坑的数量较少;2种不锈钢均能形成稳定的钝化膜,且S32750 SDSS比316L SS展现出更大的钝化区间以及更高的点蚀电位、钝化膜电阻和电荷转移电阻,这主要与S32750 SDSS表面钝化膜更加致密、缺陷数量更少等因素有关。     

TiN/TiCN多层调制结构薄膜的耐蚀性

多弧离子镀和磁控溅射制备薄膜各有优缺点,将2种技术复合制膜的研究还少有报道.采用多弧离子镀和磁控溅射复合技术在304不锈钢基体表面制备了TiN单层和TiN/TiCN多层膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪并结合电化学测试等着重研究了不同调制周期下薄膜组织结构与耐腐蚀性能的变化规律.结果表明:所制备的TiN/TiCN多层膜表面平整、致密,随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜发生生长取向的转变,且具有(111)晶面生长织构;TiN/TiCN多层膜在3.5 ％NaC1溶液中的抗腐蚀能力优于基体和单层TiN薄膜,随着多层膜调制周期的减小,其抗腐蚀性逐渐增强,在λ =0.150 μm时,多层膜的自腐蚀电流密度和极化电阻分别为0.106 7μA/cm2和679.700 kΩ·cm2,腐蚀速率下降到最低,具有良好的耐腐蚀性.     

电化学合成聚吡咯-二氧化钛复合膜及其防腐蚀性能

目前鲜见对电化学原位生成的聚吡咯(PPy)-二氧化钛复合膜的系统研究。采用循环伏安法,在316不锈钢表面原位生成聚吡咯-二氧化钛(PPy-TiO_2)复合材料。FT-IR分析表明,通过电化学法可以在不锈钢表面生成PPy-TiO_2复合膜。利用SEM分析了PPy膜层与PPy-TiO_2膜层表面形貌,分别将316不锈钢、316不锈钢/PPy、316不锈钢/PPy-TiO_2浸泡至3.5%(质量浓度)Na Cl水溶液中,采用开路电位-时间(EOCP-t)曲线、电化学阻抗谱(EIS)考察了不同浸泡时间下PPy膜层与PPy-TiO_2复合膜层对金属的防护效果。结果表明:生成的PPy-TiO_2膜层具有更加均一的表面状态;在浸泡初期(15 min)与浸泡60 min后,相对于PPy膜层,PPy-TiO_2膜层具有较高的膜层电阻与较低的膜层电容,PPy-TiO_2的防护效果优于PPy。     

不锈钢双极板低温等离子氮化后的性能

为了减轻质子交换膜燃料电池(PEMFC)的质量,降低其生产成本,实现其商业化,以不锈钢取代传统的双极板材料石墨,对304不锈钢进行低温等离子氮化,研究了氮化后的不锈钢在模拟PEMFC环境中的电化学腐蚀行为以及在电池工作电位下的接触电阻。结果表明:在低温等离子渗氮过程中不锈钢表面生成了面心立方结构的氮过饱和固溶体(γN相)氮化层,一定程度上改善了不锈钢在模拟PEMFC环境中的耐均匀腐蚀能力;以PEMFC工位电位恒电位极化时,氮化后的不锈钢表面生成了稳定的钝化膜,通入O2更易于使氮化后的不锈钢钝化;氮化后的304不锈钢的表面接触电阻远低于基体,电化学性能和电性能接近于石墨双极板,基本能满足PEMFC双极板的使用要求。     

类金刚石薄膜在不锈钢表面结合强度及耐腐蚀性研究

类金刚石(DLC)薄膜与不锈钢的结合强度是DLC薄膜应用于血管支架表面改性的关键技术问题.利用磁过滤阴极真空弧源沉积方法在316L不锈钢表面沉积DLC薄膜,研究沉积时基体偏压、薄膜厚度以及钛过渡层对DLC薄膜与基体结合强度的影响.研究结果表明,316L表面制备相同厚度的DLC薄膜,采用-1000V脉冲偏压制备的薄膜结合强度明显优于-80V直流偏压下制备的DLC薄膜;随着DLC薄膜厚度的增大,DLC薄膜与316L基体的结合力下降;316L不锈钢表面制备一层100nm的钛过渡层之后可以改善DLC薄膜的结合状况,并且经过20%的拉伸变形后,DLC薄膜完整,耐蚀性优于未表面处理的316L不锈钢.以上研究结果表明,磁过滤阴极真空弧源方法制备DLC薄膜与316L结合强度高,可以有效的提高316L的耐腐蚀性,是一种具有应用前景的血管支架表面改性方法.     

高氮奥氏体不锈钢耐点蚀性能研究

目前产于高氮不锈钢的研究多集中于理论基础、制造工艺和力学性能等方面,有关耐蚀性方面的研究有限。通过循环极化、Mott-Schottky曲线以及电化学阻抗(EIS)等方法,研究了Cr23Mo1N奥氏体不锈钢(高氮钢,HNSS)和316L不锈钢在Cl-溶液中的耐点蚀性能。结果表明:与316L不锈钢相比,高氮钢具有更正的自腐蚀电位,更小的维钝电流密度。阻抗谱表明高氮钢的钝化膜比316L更加稳定,且电荷转移电阻更大。Mott-Schottky曲线表明高氮钢的点缺陷施主浓度比316L不锈钢低一个数量级,钝化膜的绝缘性更好。循环极化曲线表明高氮钢的点蚀敏感性更小,钝化膜的自修复能力更强,耐蚀性能更加优越。     

医用316L不锈钢表面改性的研究进展

316L不锈钢作为生物医用材料在近20年内被广泛应用在矫形外科植入物、牙种植体和冠状动脉支架等领域。分析了目前医用316L不锈钢在临床应用中存在的主要问题,指出生物相容性、耐腐蚀性和耐磨损性有待提高和表面改性是改善上述问题的有效途径。综述了医用316L不锈钢表面改性的各种途径及研究成果,并展望了316L不锈钢表面改性的研究趋势。     

316L不锈钢表面激光熔覆Co基合金层的耐冲刷腐蚀性能

为了提高316L不锈钢在冲刷腐蚀类环境中的耐腐蚀性,在其表面激光熔覆Co Ni Cr Al Y合金层。采用冲刷腐蚀试验比较了316L不锈钢及Co基合金熔覆层在含固相颗粒酸碱溶液中的耐冲刷腐蚀性能。采用X射线衍射仪分析熔覆层物相,采用金相显微镜及扫描电镜观察熔覆层腐蚀前后的形貌。结果表明:在低浓度酸碱、低含砂量及低速冲刷条件情况下,Co Ni Cr Al Y熔覆层的耐冲刷腐蚀性略高于316L不锈钢;在高浓度酸碱、高含砂量及高速冲刷条件下,Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能明显优于316L不锈钢的;Co基合金熔覆层中析出的Cr2Ni3,Al Co和Al Ni硬质相以及Co元素本身的抗腐蚀性的综合作用使Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能远远高于316L不锈钢的。     

不锈钢钝化膜质量检测方法的比较

及时准确地测出不锈钢表面钝化膜的状况对提高其耐蚀性非常重要,现有检测方法有多种,检测结果并不一致.采用铁氰化钾一硝酸法(蓝点法)、硫酸铜试验法和电化学极化曲线法分别对304、316L2种不锈钢材料的去钝化表面、自然钝化表面、化学钝化表面进行抗蚀性能检测,并讨论了各种检测方法的优缺点和适合使用的范围.     

不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝膜层的性能

以0.4 mol/L Al（NO₃）₃乙醇溶液为电解液,用阴极微弧电沉积方法在304不锈钢表面制备了80μm厚的氧化铝膜层。分析了膜层的形貌、成分和相组成,测试了膜层的抗高温氧化和电化学腐蚀性能。结果表明.电沉积膜层由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃组成。膜层中含有少量的Fe、Cr、Ni元素,表明膜/基界面附近的不锈钢基体在微弧放电作用下也参与氧化铝膜层的沉积和烧结过程。氧化铝膜层使不锈钢在800℃恒温氧化速率明显降低,表明其抗高温氧化性能得到提高。同时,其腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低1个数量级,表明其耐腐蚀性能得到提高。     

铁氧化菌作用下316L不锈钢点蚀电化学特性的研究

采用电化学测量、交流阻抗技术、扫描电镜观察和能谱分析等实验方法,研究了316L不锈钢在铁氧化菌(IOB)溶液中的腐蚀电化学行为,分析了炼油厂冷却水系统微生物腐蚀的特征及机制,结果表明,在含有IOB溶液中的自腐蚀电位(Ecorr)、点蚀电位(Epit)和极化电阻(Rp)均随浸泡时间的增加呈现出降-升-降的变化趋势;在含有IOB溶液中的腐蚀速率均大于在无菌溶液中;IOB的生长代谢活动及其生物膜的完整性和致密性影响了316L不锈钢表面的腐蚀过程,使不锈钢表面的钝化膜层腐蚀破坏程度增加,加速了316L不锈钢的点蚀.     

表面纳米化对316L不锈钢性能的影响

对316L不锈钢进行表面机械研磨处理(SMAT),研究表面组织变化对其硬度和在0.5 mol/LNaCl介质中腐蚀性能的影响.结果表明:通过SMAT可以在316L不锈钢表面制备出纳米结构层,随着处理时间的增加,表面纳米晶组织逐渐由单一的奥氏体相过渡到奥氏体与马氏体两相共存;表面纳米化和马氏体相变能够明显地提高316L不锈钢的表层硬度,使表面粗糙度略有下降;表面机械研磨处理降低了316L不锈钢在0.5mol/L NaCl腐蚀介质中的耐蚀性能.因为316L不锈钢表面纳米晶组织容易钝化,形成的钝化膜不稳定,提高了溶解速度.     

电化学合成聚吡咯/二氧化硅复合膜及其防腐性能

采用循环伏安法,在316不锈钢电极表面原位生成聚吡咯-二氧化硅(PPy-SiO2)复合膜。红外光谱分析表明,通过电化学法可以在316不锈钢表面生成PPy-SiO2复合膜。利用扫描电镜考察了PPy与PPy-SiO2膜层形貌,发现相对于PPy膜层,PPy-SiO2膜层有着较为均一的表面状态。分别将316不锈钢、316不锈钢/PPy、316不锈钢/PPy-SiO2浸泡于3.5%(质量分数)Na Cl水溶液中,采用开路电位-时间(OCP-Time)曲线、电化学阻抗谱(EIS)考察了PPy膜层与PPy-SiO2复合膜层对不锈钢的防腐性能,结果表明,浸泡初期,影响膜层防腐性能的主要因素是膜层与不锈钢电极表面的吸附能力,PPy的金属防护效果高于PPy-SiO2;浸泡1 h后,影响膜层防腐性能的主要因素转变为膜层本身抑制水分子渗透的能力,PPy-SiO2的金属防护效果高于PPy。对PPy膜层与PPy-SiO2复合膜层进行了抗阴极剥离实验,结果显示,PPy-SiO2复合膜层具有更高的抗阴极剥离能力。