纯镁表面硬脂酸自组装膜处理工艺及其性能

为改善镁金属在生理环境中的腐蚀行为与生物活性,采用硬脂酸对纯镁表面进行有机自组装膜改性研究。有机改性前,先对试样进行3种不同的前处理:酸碱处理、热处理和碱热处理;通过正交试验优选最佳的预处理方法、硬脂酸溶液浓度和处理时间。对不同预处理和硬脂酸改性后的试样进行电化学行为分析,并对最佳工艺改性前后的试样进行了静态水接触角的测量及仿生溶液(SBF)浸泡试验分析,跟踪测试SBF溶液的pH值及镁离子浓度变化,利用扫描电子显微镜(SEM-EDS)观察SBF中浸泡后的试样表面形貌,并分析其表面成分。试验结果表明:以热处理为前预理方式,在0.5mol/L硬脂酸乙醇溶液中浸泡1.5h的试样耐蚀性最优,该膜层改变了材料表面的润湿性,使其与水的接触角增大,并明显降低了材料的腐蚀速度及提高了其生物活性。     

LBE腐蚀对316L纤维毡拉伸性能的影响

基于中国铅基研究堆CLEAR-Ⅰ高温运行环境,研究了过滤材料烧结316L纤维毡在氧浓度1×10~(-6) wt%、温度500℃、静态铅铋合金(lead bismuth eutectic,LBE)中腐蚀不同时间后拉伸性能的变化规律.结果表明,在腐蚀500h、1000h、1500h后,纤维毡的抗拉强度分别下降至原始纤维毡的67%、33%和15%,其主要原因是在本实验条件下,LBE腐蚀导致烧结结点结合强度的下降和纤维丝丝径的减小.微观结构分析表明,316L纤维丝表面形成一层不断增厚的致密(Fe,Cr)_3O_4尖晶石氧化膜,该氧化膜形成与生长降低了纤维丝之间结点的结合强度,同时减小了纤维丝的有效丝径,进而导致纤维毡整体抗拉强度的下降.     

化学刻蚀法制备铝合金基超疏水表面

采用简单化学刻蚀法对铝合金基体进行腐蚀,得到了粗糙表面.然后对铝合金粗糙表面进行氟化处理,得到了具有超疏水的表面.研究了不同刻蚀时间以及不同刻蚀液浓度对表面疏水效果的影响.结果发现:在实验的参数条件下,不同刻蚀时间下,接触角随着氢氟酸刻蚀时间的增加,先增加后减少,当氢氟酸刻蚀时间为7 min时,所得试件水的接触角最大.不同刻蚀液浓度下,接触角随着盐酸浓度的增加,先增加后减少.当盐酸浓度为4 mol/L时,所得试件水的接触角最大.     

乙醇/水两组分液滴在超疏水表面上的蒸发动力学研究

在不同湿度下研究了不同浓度乙醇/水混合物的液滴在超疏水表面上的蒸发过程,通过实验分析了液滴的接触半径、接触角和蒸发速率随时间的演化规律并与现有理论模型进行对比,探索乙醇浓度和环境湿度对超疏水表面上两组分液滴蒸发动力学行为的影响。研究结果表明:乙醇浓度影响液滴在超疏水表面上的蒸发模式和蒸发速率,低乙醇浓度(≤20wt%)时液滴蒸发速率较慢并趋向于常接触角(CCA)模式,高乙醇浓度(40wt%～60wt%)时液滴蒸发速率更快并趋向于常接触半径(CCR)模式;环境湿度主要影响液滴的蒸发速率但对蒸发模式的作用小,湿度越高蒸发速率越慢。     

WHT1300HF高强钢在中性盐雾中的腐蚀行为

采用失重法研究WHT1300HF高强钢在中性盐雾环境下的耐蚀性,并结合XRD和SEM分析其腐蚀产物和腐蚀层形貌特征.结果表明:随着腐蚀时间的增加,腐蚀速率先增大后减小,在48h时达到了最大腐蚀速率,其中,铁素体和珠光体组织试样的腐蚀速率为4.016 5g/(m~2·h),马氏体组织试样的为3.436 9g/(m~2·h).WHT1300HF高强钢的腐蚀层形貌中出现了大量的棉球状颗粒和少量的板状颗粒以及裂纹等;腐蚀时间达到96h时,试样表面发生了严重的全面腐蚀,最终腐蚀产物主要由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_3O_4组成,通过失重曲线和腐蚀速率曲线可以得出,铁素体和珠光体组织试样的失重量和腐蚀速率都比马氏体组织的略高.     

用仿生涂层控制金属镁的降解速率

在纯镁试样表面形成硅钙凝胶涂层,然后采用仿生法在纯镁试样及具有凝胶涂层试样表面形成羟基磷灰石涂层.利用X射线、能谱分析及扫描电子显微镜对形成的涂层进行表征.通过将试样浸入人体模拟液(SBF)中的腐蚀实验研究涂层对镁耐蚀性的影响.实验结果表明:采用仿生涂层技术,24h后在纯镁和具有凝胶涂层试样表面均可形成HA涂层,涂层降低了金属镁在人体模拟液中的腐蚀速率,通过控制涂层的成分及形貌,试样降解速率可控.     

普通硅酸盐表面的疏水改性及微纳结构表征

通过十八烷基三氯硅烷(OTS)硅烷化自组装方法,实现了普通硅酸盐玻璃的表面疏水改性,改性后的玻璃表面具有疏水性和良好的透光性.该方法首先运用氢氟酸(HF)溶液预处理玻璃表面,进行化学织构化,形成微纳结构,然后利用OTS分子在玻璃表面自组装形成疏水分子膜.实验考察了HF溶液的处理时间、OTS甲苯溶液的浓度及其处理时间、以及其他预处理方法对玻璃表面接触角的影响,得到了一种简便易行的玻璃疏水改性处理方法,能够方便的制备出接触角为107o的透明疏水玻璃.同时,运用原子力显微镜(AFM)测定了光面玻璃和磨砂面玻璃在疏水改性过程中玻璃表面微观结构的变化,提出了该疏水改性方法的作用机理.     

普通硅酸盐玻璃表面的疏水改性及其微纳结构表征

通过十八烷基三氯硅烷(OTS)硅烷化自组装方法,实现了普通硅酸盐玻璃的表面疏水改性,改性后的玻璃表面具有疏水性和良好的透光性.该方法首先运用氢氟酸(HF)溶液预处理玻璃表面,进行化学织构化,形成微纳结构,然后利用OTS分子在玻璃表面自组装形成疏水分子膜.实验考察了HF溶液的处理时间、OTS甲苯溶液的浓度及其处理时间、以及其他预处理方法对玻璃表面接触角的影响,得到了一种简便易行的玻璃疏水改性处理方法,能够方便的制备出接触角为107o的透明疏水玻璃.同时,运用原子力显微镜(AFM)测定了光面玻璃和磨砂面玻璃在疏水改性过程中玻璃表面微观结构的变化,提出了该疏水改性方法的作用机理.     

高分子涂层和氮化钛涂层对Mg-6%Zn-10%(β-TCP)耐腐蚀性能的影响

用多弧离子溅射法和喷涂法分别在Mg-6%Zn-10%(β-TCP)复合材料表面制备氮化钛(Ti N)涂层、聚己内酯(PCL)涂层和壳聚糖(CS)涂层,通过体外Ringer’s液浸泡实验,检测试样的析氢速率、质量变化和不同时间点试样表面形貌改变及浸泡液中p H改变等指标,评价3种不同涂层对复合材料的耐蚀性的影响。研究结果表明:3种涂层的表面形貌不同,表面均有微孔,Ti N涂层呈皱褶状,PCL涂层表面较光滑,CS涂层表面较粗糙;浸泡实验发现3种试样涂层均发生改变,Ti N组试样浸泡84 h时试样腐蚀呈碎渣状,而PCL组和CS组试样表面相对完整,只在涂层边缘发生部分破坏;Ti N组浸泡液的p H上升明显,92 h内达11.3,而PCL组和CS组浸泡液的p H缓慢上升,6 d后稳定在10.2左右;PCL组的析氢速率和质量损失比CS组的低。Ti N涂层加快Mg-6%Zn-10%(β-TCP)复合材料的腐蚀,PCL和CS涂层均能提高复合材料的耐腐蚀性能,且PCL涂层优于CS涂层。     

空气电池阳极材料及制备工艺对性能的影响研究

根据合金相电化学原理,以Al、Mg为主要成分,添加In、Sn、B等合金元素,熔铸制备了牺牲阳极试样,在ω(NaCl)=3.5%的溶液中,检测各试样的开路电位随时间变化曲线和极化曲线. 可以看出,向Al中加入Mg元素后,合金的开路电位负移;添加B元素使晶粒细化后开路电位负移约70 mV,经350～400 ℃均匀化处理20 h后开路电位负移约150 mV,极化曲线均较处理前更加平缓, 表明Mg对铝有良好的活化作用,In、Sn与铝镁基合金具有良好的电化学相容性;材料组织细化及均匀化处理使自腐蚀电位和工作电位负移,腐蚀电位平稳.     

含氯离子环境下锌铝伪合金涂层的耐蚀性及电化学特性

采用盐雾试验和电化学阻抗谱测试技术研究了纯锌和锌铝伪合金涂层在含氯离子环境中的腐蚀行为和电化学特性,通过扫描电镜、X射线物相分析等手段研究了原始涂层及腐蚀后的表面形貌和腐蚀产物的相结构,并对两种涂层的腐蚀机理进行了初步的探讨.随着盐雾时间的增加,纯锌涂层表面逐渐生成疏松多孔的胞状腐蚀产物层,主要腐蚀产物为Zn5(OH)8-Cl2H2O、ZnO和Zn5(CO3)2(OH)6,盐雾试验达到768 h后腐蚀产物层局部区域发生龟裂.锌铝伪合金涂层表面生成致密的腐蚀产物层,主要为Zn5(OH)8Cl2H2O、Zn0.71Al0.29(OH)2(CO3)0.145.xH2O及ZnAl2O4.电化学阻抗谱测试结果表明:随着盐雾时间的延长,两种涂层的电荷转移电阻均逐渐增大,但锌铝伪合金涂层的阻抗要明显大于纯锌涂层,表现出了更好的耐蚀性.     

Mg-Zn-Zr表面Ca-P涂层的制备及其降解性能研究

本研究采用微弧氧化与电化学沉积相结合的方法在镁合金(Mg-Zn-Zr)表面制备Ca-P生物陶瓷涂层.利用XRD、SEM、划痕仪、显微镜以及电化学工作站等测试手段来表征所得到的生物陶瓷的成分组成、表面形貌、涂层与机体的结合力、涂层厚度以及涂层材料的耐腐蚀性能.结果表明:在沉积溶液相同的情况下,沉积时间都为30 min,直流电沉积电流大小制备的Ca-P生物陶瓷涂层成分近似相同,主要成分为Ca HPO4·2H2O和Ca HPO4;在沉积电流为20 m A时,直流电沉积制备的Ca-P陶瓷涂层的腐蚀电位达到最大值-1.49 V,腐蚀电流密度达到最小值0.24×10-6A·cm-2,其耐蚀性能也最强.     

Mg对Galvalume镀层微观结构、耐蚀性和成形性的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、电化学测试和杯突试验研究了Mg(质量分数15%)对Galvalume(Zn-55Al-16Si)镀层微观结构、耐蚀性和成形性的影响.扫描电镜和X射线衍射仪检测结果显示,添加Mg后在Zn-55Al-16Si-15Mg镀层的枝晶间区出现了MgZn2相;腐蚀产物的微观形貌显示Mg能减少镀层腐蚀产物中的裂纹,并提高其致密性.电化学检测结果显示,Zn-55Al-16Si-15Mg镀层的腐蚀速度仅为Galvalume的341%,因此Mg能显著地提高Galvalume镀层的耐蚀性;MgZn2作为强化相,强化了镀层的枝晶间区,减少了成形杯弯曲外表面的微裂纹,显著地提高了Galvalume镀层的成形性.     

应变诱导熔体活化处理对Zn牺牲阳极组织和性能的影响

The microstructural properties and electrochemical performance of zinc (Zn) sacrificial anodes during strain-induced melt activation (SIMA) were investigated in this study. The samples were subjected to a compressive ratio of 20%–50% at various temperatures (425–435°C) and durations (5–30 min). Short-term electrochemical tests (anode tests) based on DNV-RP-B401 and potentiodynamic polarization tests were performed in 3.5wt% NaCl solution to evaluate the electrochemical efficiency and corrosion behavior of the samples, respectively. The electrochemical test results for the optimum sample confirmed that the corrosion current density declined by 90% and the anode efficiency slightly decreased relative to that of the raw sample. Energy-dispersive X-ray spectroscopy, scanning electron microscopy, metallographic images, and microhardness profiles showed the accumulation of alloying elements on the boundary and the conversion of uniform corrosion into localized corrosion, hence the decrease of the Zn sacrificial anode’s efficiency after the SIMA process.     

钴对热浸镀锌层耐腐蚀性的影响

通过5 wt%NaCl溶液浸泡腐蚀实验和电化学极化实验测量了热浸锌镀层的腐蚀速率和极化曲线,采用光学显微镜、扫描电镜SEM观察了镀层腐蚀后表面的显微组织,初步探讨了腐蚀机理.研究结果表明:锌浴中加入钴的合金镀层抗腐蚀能力要强于纯锌浴镀层;在盐水腐蚀溶液中,锌镀层能够阻滞腐蚀保护基体的主要原因,是牺牲阳极锌和在镀层表面形成了一层由ZnO和ZnCl2.4Zn(OH)2组成的钝化膜;当锌浴中添加适量钴元素后,在镀层中会形成富钴层,可以阻碍镀层的腐蚀,也有利于稳定腐蚀初期生成的Zn(OH)2或ZnCl2.4Zn(OH)2,降低腐蚀电流,提高镀层的耐腐蚀性能.     

固溶处理对AP65镁合金阳极放电活性的影响

采用熔炼铸造法制备AP65镁合金阳极材料,采用扫描电镜(SEM)结合能谱分析(ESA)研究不同状态下试样的显微组织和腐蚀形貌,采用X线衍射仪(XRD)分析不同状态下试样的相结构,采用动电位极化扫描法、恒电流氧化法和交流阻抗法研究不同状态下试样在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。研究结果表明:铸态试样在晶界处存在不连续分布的第二相Mg17Al12,该第二相能增强试样的耐蚀性,但导致试样局部腐蚀严重且放电活性较弱;经400℃固溶24 h后第二相溶解,试样的耐蚀性减小,腐蚀相对铸态试样均匀且放电活性增强。     

Corrosion behavior and mechanism of the automotive hot-dip galvanized steel with alkaline mud adhesion

The corrosion behavior and mechanism of hot-dip galvanized steel and interstitial-free (IF) substrate with alkaline mud adhesion were investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and linear polarization. The results show that non-uniform corrosion occurs on the galvanized steel and IF substrate during 250 h with the mud adhesion. The corrosion products on the galvanized steel are very loose and porous, which are mainly ZnO, Zn₅(OH)₈C₁₂·H₂O and Zn(OH)₂, and Fe-Zn alloy layer with a lower corrosion rate is exposed on the galvanized steel surface; however, the corrosion products on IF substrate are considerably harder and denser, whose compositions of rust are mainly FeOOH and Fe₃O₄, and several pits appear on their surface. The results of continuous EIS and linear polarization measurements exhibit a corrosion mechanism, that is, under activation control, the charge transfer resistances present different tendencies between the galvanized steel and IF substrate; in addition, the evolution of linear polarization resistances is similar to that of charge transfer resistances. The higher contents of dissolved oxygen and Cl- ions in the mud play an important role in accelerating the corrosion.     

航空Al-Cu-Mg合金剥落腐蚀行为

采用TEM、电化学等分析方法和手段,对在剥落腐蚀溶液中浸泡不同时间的Al-Cu-Mg合金的剥蚀敏感性及电化学阻抗(EIS)进行研究,分析剥落腐蚀的动力学过程. 实验结果表明,2524-T4态合金具有良好的耐剥落腐蚀性能,高Cu含量的第二相粒子是影响合金剥蚀行为的主要因素,合金浸泡2 d后才可见明显的点蚀,浸泡4 d后局部出现剥蚀现象. 根据EIS及EIS等效电路的拟合分析合金的剥蚀行为,发现其动力学过程主要由点蚀的诱导形成、点蚀发展及轻微的剥蚀形成三个阶段组成,而腐蚀的界面反应依次经历氧化膜的溶解、表面腐蚀产物的形成、吸附及脱落的一系列过程.     

常温时添加剂对Ce-Mn转化膜的影响

为了提高常温下Ce-Mn转化膜在铝合金表面的成膜速度和耐腐蚀性能,在室温、pH=2的Ce(NO3)3和KMnO4的混合溶液中分别添加H3BO3、Zr(SO4)2、NaF、HF、NaBF4和Na2ZrF66种添加剂,研究添加剂对Ce-Mn转化膜的影响.通过光学显微镜、涡流测厚仪、点滴腐蚀法、Tafel极化曲线和交流阻抗等研究了膜的金相组织、厚度及耐腐蚀性能等;同时,通过SEM和EDS研究了氟化钠对膜的形貌和成分的影响.结果表明:氟化钠是较佳的常温成膜促进剂,常温下9 min就能成膜,相对于无添加剂的Ce-Mn转化膜,膜厚增加2.3倍,耐点滴腐蚀时间延长2.0倍,腐蚀电流密度降低至原来的1/3,膜电阻提高3.9倍:添加NaF后膜的铈含量从5.14%提高到8.59%,锰含量从7.70%提高到14.42%.     

纳米SiO2粒子复合对聚脲涂层耐蚀性能的影响

采用紫外光暴露+冷凝的紫外加速老化试验,结合表面形貌观察测试了纳米SiO2粉体复合聚脲涂层的光老化性能,采用3·5%NaCl溶液浸泡试验测试了涂层的耐海水浸泡腐蚀性能,通过场发射扫描电子显微镜、自腐蚀电位和交流阻抗图谱等分析了不同涂层的耐蚀性能.结果表明:纳米SiO2粉体显著提高了芳香族聚脲涂层的耐蚀性能,自腐蚀电位由-40mV升高至60mV,电化学阻抗模值增加了约一个数量级,涂层进入迅速老化阶段的时间延长了约120h,在3·5%NaCl溶液中的浸泡寿命提高了约600h.