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%。     

固溶处理对Al-Zn-In-Mg-Ti-Mn合金电化学性能的影响

    研究了510℃×10 h固溶处理对Mn含量不同的Al-Zn-In-Mg-Ti-Mn合金在人造海水中的腐蚀电化学性能的影响.结果表明：固溶处理使该合金的电流效率下降,但对其自腐蚀电位影响不大;当合金中Mn含量较高时,固溶处理可改善其腐蚀过程中的表面腐蚀状况,降低工作电位,而电流效率下降不大;等效电路R_S(C₁(C₂R_t)(QR)(L₁R_ad1)(L₂R_ad2)(L₃R_ad3))能较好地拟合该合金在3%NaCl溶液中腐蚀的EIS谱,基本反映了其电化学腐蚀过程.     

烧结NdFeB表面铜-石墨烯复合膜的制备与表征

采用电沉积铜-石墨烯（Cu-GR）复合膜的方法对稀土永磁NdFeB材料进行包覆以提高其耐腐蚀性。对Cu-GR膜层的微观结构、水接触角和表面显微硬度等方面进行了分析。结果表明,随着电沉积液中石墨烯的添加量从0 g·L^-1增加到0.9 g·L^-1,膜层的疏水性和硬度随之提高。通过SEM/EDS和XPS表征,验证了石墨烯在Cu-GR膜层中的均匀分散以及Cu-GR复合材料的组成。利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）研究了Cu-GR复合镀层的电化学性能。结果表明,石墨烯的加入使膜层的电化学性能更加稳定、耐蚀性得到提高。当电沉积液中石墨烯添加浓度为0.3 g·L^-1时,获得的Cu-GR复合包覆层在NdFeB基体上表现出最优的综合保护效果。     

稀土元素添加对铁基非晶复合材料腐蚀行为影响

采用工业原料经包覆剂(CaO-Fe₂O₃-SiO₂)处理制备Fe-15Mn-5Si-14Cr-0.2C非晶复合材料棒状试样,添加稀土元素Ce、Dy及Ce+Dy,通过XRD研究稀土元素对微观组织的影响;采用电化学工作站三电极体系测试试样在1mol/L的HCl及1mol/L的NaOH中的腐蚀行为。结果表明：合金在添加稀土元素的组织依然为非晶复合材料(过冷奥氏体相CFe_15.1+ 铁素体相Fe-Cr),加入1%Ce的试样在HCl及NaOH的耐蚀性均为最佳,在HCl中自腐蚀电位为-0.16205V,自腐蚀电流密度为7.6999×10^₈A.cm^_-2,极化阻值达到9.5774×10^₈Ω.cm^₂,在NaOH自腐蚀电位和自腐蚀电流密度为-0.1839V,1.7453×10^_-8A.cm^_-2,极化阻值为7.1574×10^₈Ω.cm^₂,耐蚀性远优于AISI304,是潜力巨大的耐蚀材料。     

2507双相不锈钢在酸性高氯环境下的腐蚀行为

热法蒸发技术在废水处理方面得到广泛应用,且随着废水不断蒸发浓缩,溶液中的 Cl^? 含量成倍增加,导致用于蒸发设备的材料也因此快速腐蚀而失效。2507 钢是一种 Cr、Mo 元素含量高的双相不锈钢,结合了铁素体和奥氏体不锈钢共同优点,因此具有极好的耐点蚀性能。为研究 2507 双相不锈钢在酸性高氯环境中的腐蚀情况,采用动电位极化、电化学阻抗谱、 Mott-Schottky 曲线以及动态浸泡试验等方法进行测试,利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）以及 3D 显微镜对浸泡腐蚀后的试样性能进行表征。研究结果显示,随 Cl^-浓度增加,腐蚀电位 E_corr负移,腐蚀电流密度 I_corr增加,极化电阻 R_p 减小,且施主密度 N_D和受主密度 N_A增加,材料的耐蚀性降低。2507 双相不锈钢在酸性高氯（pH 为 3、120 g / L） 腐蚀液中浸泡 35 d 的平均腐蚀速率为 2.51 μm / a。试样表面蚀孔数量较少,蚀孔外径在 70~100 μm,平均点蚀深度为 20.493 μm,最大点蚀速率为 0.275 mm / a,属于轻度腐蚀,体现了不锈钢在酸性高氯环境中良好的耐蚀性。由于目前关于高氯废水蒸发设备材料的腐蚀数据非常缺乏,因此 2507 双相不锈钢的腐蚀情况可以为选材提供数据支撑。     

Cu含量对新型AlNiZrCoYSi高熵非晶合金非晶形成能力与耐腐蚀性能的影响

采用高真空电弧熔炼喷射成形技术制备了一种新型Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金条带,并研究了Cu元素的添加及含量变化对Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金耐腐蚀性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、显微硬度计分别研究了合金材料的非晶形成能力与硬度;通过极化曲线(Tafel)和Nyquist图等电化学方法考察了高熵非晶合金室温下在3.5 wt.% NaCl水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明：四种(AlNiZrCo)_75-xCu_xY₂₀Si₅(x=0, 10, 14, 15)近等原子比高熵非晶合金均呈现典型的非晶态衍射峰,Cu含量对AlNiZrCoYSi高熵非晶合金的非晶形成能力影响不大,但会降低合金的抗腐蚀性能,且上述合金的维氏显微硬度均超过470 HV_0.1。其中,Al_17.5Ni₂₀Zr_17.5Co₂₀Y₂₀Si₅高熵非晶合金的耐腐蚀性能最佳,其自腐蚀电位(E_corr)为-0.248 V,自腐蚀电流密度(i_corr)为1.63 μA/cm^₂,极化电阻(R_p)为24.56 kΩ.cm^₂,该材料在解决严苛海洋环境下防腐耐磨问题具有较大的应用潜力。     

Zr1-xCoNbx (x = 0-0.2)合金吸放氢性能及抗歧化机制研究

采用真空电弧熔炼法制备了Zr_1-xCoNb_x (x = 0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金,研究了Nb掺杂对合金晶体结构、吸放氢及抗歧化性能的影响。XRD结果表明：Zr_1-xCoNb_x (x = 0-0.2)合金主相为ZrCo相,含有少量ZrCo₂杂相;其氢化物为ZrCoH₃和ZrCo₂相。Nb掺杂极大地提高了合金吸氢动力学性能,ZrCo吸氢反应活化时间为7690 s,Zr_0.8CoNb_0.2缩短至380 s。ZrCo吸氢反应活化能为44.88 kJ mol^_-1 H₂,Zr_0.8CoNb_0.2降低至32.73 kJ mol^_-1 H₂,有利于吸氢反应动力学性能。DSC测量结果表明：ZrCo放氢温度为597.15 K,Zr_0.8CoNb_0.2降低至541.36 K,放氢温度降低,有利于抗歧化性能。ZrCo合金放氢反应活化能为100.55 kJ mol^_-1 H₂,Zr_0.8CoNb_0.2降低至84.58 kJ mol^_-1 H₂。合金歧化程度随着Nb掺杂量增加而降低,798 K保温10 h,ZrCo歧化83.68%,Zr_0.8CoNb_0.2仅歧化8.71%,Nb掺杂降低8f₂和8e位置氢原子数量,减小岐化反应驱动力。     

双主相混合稀土基RE-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性改进

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_1-xMM_x]_30.3(Fe,Co)_balM_0.73B_0.98 （x=0.3,0.5和0.7,质量分数）的磁体,对比研究其磁性能和抗腐蚀性。研究发现：双主相工艺制备的磁体相比单主相工艺制备的同成分磁体展现了优越的磁性能和抗腐蚀性。当x=0.5,双主相磁体的磁性能为B_r=1.308 T,H_cj=799.98 kA/m和(BH)_max=325.6436 kJ/m³,远高于同成分的单主相磁体的性能（B_r=1.297 T,H_cj=746.8868 kA/m 和(BH)_max=317.8428 kJ/m³）。这种改进源于富稀土相分布的改进以及主相晶粒间和晶粒内部耦合作用的增强。当双主相磁体暴露在湿热环境下时,磁体中不仅存在富稀土相腐蚀,也存在主相晶粒的腐蚀成粉现象,这主要是由于富稀土相与水蒸气和氧气反应时产生氢气,导致主相晶粒被氢化,由于主相晶粒间和晶粒内部的镧铈分布差异,产生大的应力,导致其表现出区别于单主相磁体的腐蚀行为。     

Ti6Al4V合金激光熔覆NiMoSi复合涂层的高温抗氧化性能

为提高Ti6Al4V合金的高温抗氧化性能,以Ni-48%Mo-32%Si混合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层,分析涂层物相、组织结构、高温抗氧化性能及抗磨损性能,并讨论相关机理。结果表明：复合涂层中无裂纹,与基体实现了良好的冶金结合;硬质相Ti₅Si₃、MoSi₂和Mo₅Si₃均匀分布于基体α-Ti、NiTi中。经恒温800 ℃氧化100 h后,复合涂层的氧化膜主要由TiO₂、SiO₂和NiO组成,结构连续致密,表现出较好的高温抗氧化性能。而Ti6Al4V合金氧化膜主要为疏松TiO₂,表面氧化严重;氧化后,复合涂层和基体的单位面积增重分别为1.31和23.38 mg/cm²;复合涂层和基体的摩擦因数分为0.44和0.52、磨损率分别为16.2×10^-5和22.6×10^-5mm³/Nm,复合涂层的摩擦学性能亦有明显提高。     

镀液中纳米颗粒浓度对n-Al2O3/Ni复合电沉积的影响

利用电沉积方法制备了n–Al₂O₃/Ni复合镀层。研究了镀液中添加不同纳米颗粒浓度对复合镀层沉积速率、电流效率、镀层中纳米颗粒共析量、表面形貌及腐蚀电位的影响。研究表明，随着镀液中纳米颗粒浓度提高，镀层中的纳米颗粒共析量也随之提高，在20 g/L时趋于稳定；沉积速度和电流效率先增后降，在30 g/L时达到最大；纳米颗粒的加入改变并细化了镀层的表面形貌；当纳米颗粒浓度20 g/L和30 g/L时镀层表现出较好的耐腐蚀性能。     

稀土铈掺杂石墨烯对7050铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

采用微弧氧化(MAO)技术,以硅酸盐为主要电解液成分,通过加入稀土元素铈以及石墨烯添加剂,在7050高强铝合金表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、体视显微镜、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究微弧氧化陶瓷膜层的形貌、粗糙度、相组成和元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明:同时加入4 g/L CeO2和10 g/L的石墨烯制备的复合膜层表面微孔尺寸明显降低,结构致密,耐磨性较好,粗糙度最低(1516.03 nm),膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成。且此时的复合膜层自腐蚀电位最大,自腐蚀电流最小,耐腐蚀性最佳。     

含Ce化学镀Co-Ni-B合金镀层功能特性的研究

借助磨损试验机和振动样品磁强计等研究了稀土金属Ce对化学镀Co-NI-B合金镀层磨损体积、磁化强度、矫顽力和磁导率的影响。结果表明：稀土Ce明显地提高了Co-Ni-B合金镀层的耐磨性，随镀液中稀土铈添加量增加，合金镀层的磨损量是先降后增，在镀液里Ce=0．8g／L时最小。稀土铈影响了化学镀Co-Ni-B合金镀层的电子结构和磁矩，与非晶态的Co-Ni-B合金镀层相比，微晶结构的Co-Ni-B-＆合金镀层具有较高的饱和磁化强度和磁导率，较低的剩余磁化强度和矫顽力，显示出了良好的软磁性能。     

稀土铈对热浸渗铝钢组织和耐蚀性的影响

研究了添加稀土铈对热浸渗铝钢渗层组织和含CO2、H2S水介质条件下耐腐蚀性的影响,结果表明随着稀土含量的增加,渗层中富铝层增厚.CO2腐蚀介质下当稀土添加量为0%～1.0%时,随着稀土含量的增加,渗层的耐蚀性逐渐提高,当稀土添加量为1.0%时,渗层的耐蚀性最好,为不加稀土的2倍.在H2S腐蚀介质下,结果与CO2腐蚀结果类似,当稀土添加量为1.0%时,渗层的耐蚀性最好,为不加稀土的3倍.     

稀土铈对锌-铁合金镀层耐蚀性的影响

研究了铈盐对电沉积锌-铁合金镀层耐蚀性的影响,通过失重法、浸泡实验、电化学腐蚀参数的测量,得出在镀液中添加一定量的铈盐能显著改善镀层的耐蚀性能.扫描电镜测定镀层表面形貌的结果表明,定量铈盐参与下,可获得更加致密的镀层,这正是提高镀层耐蚀性的原因.     

稀土铈对化学镀复合镀 Ni-P-PTFE 镀层耐蚀性能的影响

为了进一步提高化学镀Ni-P-PTFE复合镀层的耐蚀性能,采用在化学镀液中添加稀土铈的方法在45号碳钢试片表面制备了稀土铈Ni-P-PTFE复合镀层。用扫描电镜观察了镀层的表面形貌,并研究了稀土铈浓度对镀层中PTFE含量的影响,通过浸泡失重法分别研究了在3.5%NaCl和3.5%NaOH溶液中稀土铈浓度对镀层耐蚀性能的影响。结果表明:适量稀土铈的加入提高了镀层中PTFE的含量,降低了镀层的腐蚀速率,提高了复合镀层的耐蚀性能,在铈质量浓度为0.02 g/L时,在3.5%NaCl和3.5%NaOH溶液中镀层的腐蚀速率分别为0.402 mg/cm2和0.235 mg/cm2。     

Effect of HCl pre-treatment on corrosion resistance of cerium-based conversion coatings on magnesium and magnesium alloys

The corrosion protection afforded by a cerium conversion coating, formed by immersion in a solution containing rare earth salt and hydrogen peroxide, on pure magnesium and two magnesium alloys, AZ91 and AM50, has been studied. The effect of HCl pre-treatments on the morphology and on the corrosion resistance of the cerium conversion layer was investigated. A thicker and more homogeneous distribution of the conversion coating was obtained when the sample surface was pre-treated with acid. Higher amounts of cerium on the surface of the pre-treated samples were detected. The cerium conversion coating increased the corrosion resistance of the alloys because it ennobled the corrosion potential and decreased both the anodic and cathodic current. The acid pre-treatment further increased the corrosion resistance of the coated alloys. After five days of immersion in chloride environment the untreated samples showed localized corrosion while the chemical conversion coated samples appeared unaffected.     

The preparation and characteristics of a rare earth/nano-TiO2 composite coating on aluminum alloy by brush plating

Nano-TiO₂ modified rare earth composite coatings are prepared on 2024 aluminum alloy by brush plating. The composite coating is composed of mainly Ce(OH)₃, Ce(OH)₄, CeO₂ and TiO₂, with less cracks and lower porosity. The addition of nano-TiO₂ enhances the adhesive strength of the rare earth coating to Al substrate, results in refined coating grains and increases the micro-hardness of the coating. The nano-TiO₂ modification obviously improves the corrosion resistance of the rare earth coating. For the composite coating containing 2% TiO₂, both the corrosion current density and the impedance are reduced by more than one order of magnitude in contrast to the values for the pure rare earth coating. The higher barrier ability and increased Ce³⁺ content in the Ce oxides may explain the increase of the corrosion resistance.     

稀土添加剂对Ni-Fe合金镀层制备及耐蚀性能的影响

采用稀土盐CeCl₃为添加剂,通过调整镀液中CeCl₃浓度在20#钢基体上电沉积制备Ni-Fe合金镀层.采用SEM,EDS和XRD等表征镀层的结构,采用电化学极化曲线和阻抗谱研究合金镀层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的耐蚀行为.结果表明:稀土添加剂在低pH值酸性体系中极易生成Ce(OH)₃溶胶,抑制 (FeOH) 和Fe(OH)₂等化合物的生成,其阴极吸附特性与 (FeOH) 的吸附形成竞争,优先吸附于材料表面,从而抑制了Fe的析出;另一方面CeCl₃的加入大大提高了电流效率,使镀速增大.当CeCl₃的浓度为3 g/L时,镀层中Fe的含量控制在16%左右,获得较好的镀层质量及较好的耐蚀性能.     

稀土Ce在紫铜缓蚀剂中的应用研究

研究了稀土Ce在紫铜缓蚀剂中的作用,通过正交实验得到最优工艺.采用电镜(SEM)观察了试样表面形貌,测试了钝化膜的耐蚀性能.研究结果表明,稀土Ce的加入可以显著提高紫铜缓蚀剂的效果,分析了其作用机理.     

稀土对电沉积Ni-W合金组织和性能的影响

通过电沉积技术在45~#钢基体表面上制备了Ni-W-Er_2O_3复合镀层,利用SEM、EDS及XRD等分析了镀层的组织结构和表面形貌,采用磁性厚度仪、显微硬度计、电化学工作站等测试手段对合金镀层的厚度、显微硬度以及耐蚀性能进行了精确测定。结果表明:所制备的合金镀层组织致密,晶粒细小,未见有明显缺陷存在,镀层与基体结合良好;稀土氧化物Er_2O_3的加入可以保证基体材料获得高硬度、高W含量且具有良好耐蚀性能的Ni-W-Er_2O_3复合镀层,且当添加量为16 g/L时,其综合性能最优。