钛合金与NiAl封严涂层的电偶腐蚀行为研究

钛合金材料与不同材料相互连接,并处于富含氯离子的电解质溶液中,有可能使得材料发生电偶腐蚀而遭到破坏。采用极化曲线的方法分别研究了NiAl涂层、TA15的电化学行为。结果表明NiAl涂层的腐蚀电位较TA15的低,二者相差约30 mV,NiAl涂层腐蚀电流为1.718×10-4A,TA15腐蚀电流为1.170×10-5A。研究了NiAl封严涂层和TA15钛合金之间在5%NaCl水溶液中的电偶腐蚀行为。测试了NiAl-TA15电偶对的电偶电流-时间曲线,并通过计算出的平均电偶电流密度,评价了钛合金和NiAl封严涂层的电偶腐蚀敏感性。结果表明,TA15钛合金和NiAl封严涂层之间的电位差很小,电偶腐蚀倾向很小,电偶电流密度为0.0253μA.cm-2。电偶腐蚀过程中,腐蚀电位较低的NiAl涂层作为电偶对的阳极发生腐蚀,钛合金作为阴极得到保护。电偶腐蚀后电偶对的阳极、阴极的自腐蚀电位均升高,阳极电位从-347 mV正移到-242 mV,阴极电位从-323 mV正移到-210 mV;电偶电位为-300 mV。NiAl涂层含有较多孔洞,可以作为腐蚀介质的渗透通道,在含有Cl-并且有溶解氧存在的腐蚀性介质中,容易导致腐蚀的发生与发展。     

船用钛合金微弧氧化-电泳技术研究

随着钛及钛合金在以钢为主体建造材料的舰船装备中的广泛应用,采取有效技术措施防止钛-钢异种金属接触副发生电偶腐蚀变得尤为重要,而有资料表明,采用微弧氧化-电泳技术可以有效解决该问题。为此,对比了经微弧氧化、微弧氧化+水煮封孔、微弧氧化+电泳封孔三种工艺处理后的TA2、TA23、Ti80合金表面膜层的综合性能。研究表明,通过电泳技术可以实现对钛合金微弧氧化膜层表面疏松微孔的封闭,从而大幅度提高船用钛合金微弧氧化膜层的电绝缘性能等,并且从膜层横断面微观形貌可以看出,三种钛合金表面的微弧氧化膜层与电泳涂层之间有着良好的结合性。膜层结合强度测试结果显示,微弧氧化+电泳技术可满足对于结合强度要求较低的涂层的涂装。     

装配对典型螺栓/螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响

海军航空装备的快速发展导致飞机必将面临更为严峻的海洋大气腐蚀问题,而军用飞机紧固件的腐蚀,尤其电偶腐蚀将严重影响飞机结构的安全性水平.因此,本文采用盐雾腐蚀模拟、扫描电镜观察与分析、电化学测试分析（自腐蚀电位测试、动电位极化测试、电偶腐蚀电流测试）等试验研究方法,将航空装备常用的30CrMnSiA镀镉钝化螺栓与三种不同螺母（30CrMnSiA镀镉钝化螺母、30CrMnSiA镀锌钝化螺母和0Cr16Ni6钝化螺母）偶接装配,研究由于装配导致的电偶腐蚀效应对典型螺栓/螺母紧固件腐蚀行为的影响.结果表明,在三种不同组合装配中,30CrMnSiA镀镉钝化螺栓与0Cr16Ni6钝化螺母之间电位差最大,电偶腐蚀电流密度最高,对应螺栓电偶腐蚀敏感性评级达到E级,电偶腐蚀作用促进了镀镉钝化螺栓基体表面点蚀的扩展,腐蚀进程被加速,加速系数AF达到3.4;30CrMnSiA镀镉钝化螺栓与30CrMnSiA镀锌钝化螺母之间电偶效应则较弱,且螺母为电偶腐蚀阳极,腐蚀进程被加速,加速系数AF为1.2,电偶腐蚀敏感性评级为D级;相比上述两种组合,30CrMnSiA镀镉钝化螺栓与30CrMnSiA镀镉钝化螺母之间电偶效应最不明显,对应电偶腐蚀敏感性评级为A级.      

采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律

采用开尔文探针技术(SKP)测量AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样在盐雾加速实验中的电偶腐蚀规律.研究表明:AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应受到阳极与阴极的电位差的影响,AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样之间的伏打电位差约为-1.22V,AZ91D镁合金存在显著的电偶腐蚀效应.由于存在较大的伏打电位差,在盐雾实验初始阶段,电偶腐蚀主要发生在偶接界面AZ91D镁合金一侧附近区域,而H62黄铜没有发生明显腐蚀.由于AZ91D镁合金在盐雾中生成的腐蚀产物对基体具有一定的保护作用,AZ91D镁合金表面腐蚀产物与基体间存在显著的伏打电位差,导致AZ91D镁合金基体形成新的腐蚀产物.因此,随着盐雾实验时间延长,AZ91D镁合金电偶腐蚀效应降低,H62铜合金腐蚀加快.     

铝棒低银铅合金表面陶瓷化复合阳极的制备与性能

为获得一种锌电积用低成本、低析氧电位和高催化活性的阳极，在铝棒表面通过挤压复合技术包覆Pb-0.2% Ag合金得到Al棒Pb-0.2% Ag阳极.在含氟的硫酸溶液中，通过阳极氧化在Pb-0.2% Ag合金和Al棒Pb-0.2% Ag合金阳极表面形成具有高催化性能的膜层，采用显微图像分析仪和数显显微硬度计表征了膜层的厚度及硬度，并通过电子拉伸试验对比了两种阳极的极限抗拉强度.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安法、阳极极化和交流阻抗法等技术手段研究了Al棒Pb-0.2% Ag与Pb-0.2% Ag阳极表面氧化膜层的物相、形貌以及电化学性能.结果表明:Al棒Pb-0.2% Ag阳极相比Pb-0.2% Ag阳极表面易生成致密较厚的氧化膜层，且膜层硬度提升了41.64%，其氧化膜层主要物相均为电催化活性良好的β-PbO₂.新型阳极的极限抗拉强度是传统阳极的1.3倍，大大改善了阳极材料的机械性能.阳极极化曲线数据显示Al棒Pb-0.2% Ag/PbO₂阳极在电积锌体系中具有较低的析氧电位(1.35 V vs MSE，500 A·m-2)和较高的交换电流密度(7.079×10-5 A·m-2).循环伏安曲线和交流阻抗数据显示Al棒Pb-0.2% Ag/PbO₂阳极具有较高的电催化活性、较大的表面粗糙度和较小的电荷传质电阻.在电积锌实验中，栅栏型Al棒Pb-0.2% Ag/PbO₂阳极相比传统Pb-0.2% Ag阳极平均槽电压下降了75 mV，而且大大减少了阳极泥的产生.      

耐热不锈钢/钛合金接触腐蚀行为

对耐热不锈钢(1Cr11Ni2W2MoV、Cr17Ni2)和钛合金(TA7),在3.5%NaCl水溶液中的电偶腐蚀敏感性进行了评价。研究了试样表面状态和阴阳极面积比对两类材料接触腐蚀行为的影响规律,探讨了腐蚀机理。     

酸性氯化物水溶液电解的节能阳极及其电化学行为

本文在研究以钛为基体、热分解 Sn—Sb—Ru—Ti 混合氧化物为中间层、表面电沉积 MnO_2不溶性阳极基础上,探讨了这种不溶性阳极与贵金属 Pt、石墨和 Ti/Sn—Sb/RuO_2+TiO_2 不溶性阳极在酸性氯化物水溶液电解时的电化学行为     

AZ31B镁合金表面等离子喷涂陶瓷层的微观结构及耐蚀性

采用等离子喷涂方法在AZ31B镁合金表面制备Al_2O_3、Al_2O_3-13%TiO2(AT13)和Al_2O_3-20%TiO_2(AT20)三种陶瓷涂层;对比研究陶瓷层的微观组织结构、孔隙率、结合强度及电化学腐蚀性能。结果表明:等离子喷涂的陶瓷涂层具有典型的层状结构,涂层具有良好的结合强度和较低的孔隙率。随着TiO2加入量的增多,陶瓷涂层的结合强度升高,孔隙率降低,耐蚀性提高;AT20涂层与镁合金基体相比自腐蚀电位升高了701mV,自腐蚀电流密度降低了两个数量级,阻抗是基体的6倍,AT20涂层的耐蚀性最优。陶瓷涂层的电化学腐蚀过程表现为膜层局部腐蚀和基体腐蚀并造成涂层层状剥离。     

纯WC材料与WC-10Co硬质合金腐蚀行为对比研究

本文以WC-10Co硬质合金作为对比研究对象,采用动电位极化、恒电位极化和阳极电位下的交流阻抗等电化学方法,研究纯WC材料在1 mol/L NaOH溶液中的阳极极化行为。采用扫描电镜和X射线光电子能谱分析(XPS)方法对不同电位极化后的样品表面进行表征,采用交流阻抗技术研究纯WC材料在阳极电位下的界面极化行为。结果表明：由于纯WC材料中无Co相存在,较WC-10Co硬质合金更耐腐蚀。在低电位极化后,纯WC材料样品表面显现明显微孔,WC-10Co硬质合金样品表面Co相被腐蚀而在WC晶粒间留下明显的沟槽。在高电位下,两种材料腐蚀形貌均为较复杂的三维结构。XPS分析结果表明,两种材料在不同电位极化下WC晶粒表面均被氧化并生成WO₂和WO₃,纯WC材料中WC/WC晶界和微孔因表面能高,在阳极电位下优先受到氧化进而溶解于碱液中。WC-10Co硬质合金中Co氧化形成沉淀层,阻止离子扩散,导致动电位极化曲线中伪钝化区的形成。     

钛合金表面多弧离子镀TiAlN薄膜微观组织结构及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC11钛合金基体上沉积了TiAlN涂层。金相截面组织观察和扫描电镜表面形貌照片显示,制备出的膜层连续、光滑、孑L隙率低、组织致密;X射线衍射分析表明,膜层的相结构中大致含有以下组成相：（Ti,A1）N、Ti2A1N、Ti。用EDS能谱分析对膜层中的元素含量进行了测定,发现Al元素出现了成分负偏析。性能测试表明,TiAlN膜具有较高的硬度和膜／基结合力。     

Effect of Nanosecond Laser-Textured Ablation on Performance of Ti6Al4V Alloy Prepared by Composite Nitriding Process

As a widely used orthopedic implant, titanium alloy will face the corrosion of body fluid in human body. In addition, the wear of implants and bones in human body will also reduce the service life of implants. To improve the wear resistance and corrosion resistance of biological titanium alloy, Ti6Al4V alloy was modified by plasma nitriding and plasma-enhanced chemical vapor deposition (PN + PECVD) composite process, and then samples were ablated by nanosecond laser to form a regular surface texture. The textured Ti6Al4V and PN + PECVD samples marked as Ti6Al4V-T and PN + PECVD-T samples. The microstructure and phase composition of the samples before and after modification were observed by scanning electron microscope (SEM), energy-dispersive spectrometer (EDS) and X-ray diffraction (XRD). It was found that after PN + PECVD process, a TiN film with a thickness of 2 μm was formed on the surface of Ti6Al4V. The surface texture of Ti6Al4V-T sample was regular, but the PN + PECVD-T sample texture was wide and shallow irregular after nanosecond laser ablation. The Ti–O and Ti–N–O non-stoichiometric compounds appeared on the samples after nanosecond laser ablation. Through the wear and electrochemical corrosion test in SBF, it was found that PN + PECVD sample had the best wear resistance and corrosion resistance. The wear resistance and corrosion resistance of Ti6Al4V-T and PN + PECVD-T samples were much better than that of Ti6Al4V substrate. The results show that, nitrogen oxides formed on the surface had higher microhardness and surface density, which was beneficial to improve the wear resistance and corrosion resistance of implants.

     

PECVD法原位渗氮表面改性钛双极板的性能

为了提升钛双极板的导电性和耐腐蚀性,利用氮气等离子体原位渗氮法对钛片（TA2）进行表面改性,制备了系列氮化钛涂层,系统研究了反应温度和渗氮时间对涂层表面形貌、疏水性、界面导电性和耐腐蚀性的影响。结果表明,温度过高会导致氮化钛生长过快,颗粒尺寸较大;温度较低不利于表面反应,涂层不能完全覆盖钛基底;渗氮时间较短,表面生成不规则的纳米生长核,致使涂层不平整、钛基底裸露;渗氮时间过长,涂层呈阶梯堆垛状,平整度降低。650 °C下渗氮90 min制备的氮化钛涂层（TiN-650-90）均匀平整,组成为TiN_0.26;TiN-650-90的水接触角提升至105.4°,表面疏水性有利于改善燃料电池的水管理性能;界面接触电阻（ICR）随加载压力增大而降低,2.75 MPa时TiN-650-90的ICR稳定至6.5 mΩ·cm2,满足美国能源部（DOE）要求（≤10 mΩ·cm2）;TiN-650-90的腐蚀电流密度为0.56 μA·cm–2,–0.1 V恒电位下的电流密度为0.67 μA·cm–2,耐腐性和稳定性较钛的明显提升。该方法制备氮化钛涂层表面改性钛双极板,具有沉积温度低、速度快,疏水性、导电性和耐腐蚀性优良等优点,可为金属双极板表面改性提供方法借鉴和工艺参考。      

TiAlBN多元膜的性能与组织结构研究

采用电弧离子镀技术、TA5钛合金靶沉积TiAlBN薄膜，研究了这种多元膜的显微硬度、高温氧化性能和组织结构，结果表明：这种多元膜具有优于TiN膜的显微硬度；不同于TiN膜的显微组织，其最显著的特征是存在一些细小的钛滴；双靶工作状态下，这些钛滴与膜之间的融合效果较好，膜层表面孔隙较少；薄膜具有TiN的面心立方结构，与TiN膜相比，具有更加明显的择优取向趋势。     

Electrochemical Corrosion Behavior of TiN-Coated Biomedical Ti-Cu Alloy Foam in Fluoride Containing Artificial Saliva

Highly porous Ti-Cu alloy foams were produced by powder metallurgy method for implant applications. Ti-Cu alloys were prepared with 3, 5, 7, and 10 wt pct Cu contents in order to determine optimum Cu addition. Cu addition enhances sinterability, and the Ti-Cu compacts were sintered at lower temperatures and times than pure Ti. Specimens were coated with a TiN film to enhance wear and corrosion resistance. Sintered specimens were precipitation hardened (aged) in order to increase mechanical properties. Corrosion properties of foams were examined by electrochemical techniques, such as potentiodynamic polarization, cyclic polarization, Tafel extrapolation, linear polarization resistance, and open-circuit potential measurement. Effect of Cu content, TiN coating, pH, and fluoride content of artificial saliva on electrochemical corrosion behavior of specimens was investigated.     

Influence of bias voltage on structure,mechanical and corrosion properties of reactively sputtered nanocrystalline TiN films

Nanocrystalline TiN films were prepared by DC reactive magnetron sputtering. The influence of substrate biases on structure, mechanical and corrosion properties of the deposited films was studied using X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, nanoindentation and electrochemical techniques. The deposited films have a columnar structure, and their preferential orientation strongly depends on bias voltage. The preferential orientations change from (200) plane at low bias to (111) plane at moderate bias and then to (220) plane at relatively high bias. Nanohardness H, elastic modulus E, H/E? and H3/E?2 ratios, and corrosion resistance of the deposited films increase first and then decrease with the increase in bias voltage. All the best values appear at bias of －120 V, attributing to the film with a fine, compact and less defective structure. This demonstrates that there is a close relation among microstructure, mechanical and corrosion properties of the TiN films, and the film with the best mechanical property can also provide the most effective corrosion protection．     

高Ta钛合金在沸腾硝酸中的腐蚀行为

对高Ta含量钛合金Ti-32Ta在8 mol/L沸腾硝酸溶液中进行了全浸腐蚀实验,研究了Ti-32Ta合金在沸腾硝酸中的腐蚀行为。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线衍射光电子能谱(XPS)等分析方法对钛合金腐蚀表面的钝化膜进行了成分、组织结构及合金价态分析。结果表明:Ti-32Ta合金在沸腾硝酸溶液中呈现均匀腐蚀行为,在介质中通入一定流量的新鲜空气对合金稳定腐蚀阶段的腐蚀速率影响不大。与Ti-6Ta合金相比,Ti-32Ta合金腐蚀后形成的钝化膜更薄更致密,耐蚀性能更好。两种合金腐蚀钝化膜中Ti和Ta的价态组成相同,Ti-32Ta合金腐蚀表面Ta及Ta2O5的含量高于Ti-6Ta合金腐蚀表面。     

钛合金及其油井管耐蚀性能研究进展

综述了油井管现状、钛合金组织与力学性能,重点探讨了钛合金作为油井管的耐蚀性能、影响因素与耐蚀机理,并对第一性原理计算在钛合金管材成分设计与界面腐蚀特征中的应用进行了概述。研究发现,钛合金管材具有较强的抗硫化物应力开裂(SSC)性能,在高温高压(HTHP)油气田的工况条件下具有极低的腐蚀速率,对孔蚀、缝隙腐蚀、接触腐蚀以及氢脆等也具有高的抵抗力; Ti-6Al-4V(TC4)合金表面的钝化膜在含H_2S腐蚀环境中更易遭到破坏,其稳定性会因温度变化与其他元素介入而发生变化,抗腐蚀性能也会随之发生改变。     

304不锈钢表面冷喷涂TC4钛合金涂层性能研究

采用冷喷涂技术在304不锈钢表面制备了TC4钛合金涂层,通过扫描电子显微镜观察了涂层的形貌、组织结构,并利用电化学方法研究了涂层的腐蚀电化学特征。研究结果表明,冷喷涂制备的TC4钛合金涂层致密性存在较为明显的梯度现象,靠近基体的涂层密度明显高于表面;涂层喷涂过程没有出现明显氧化现象,与基体的结合强度可达20 MPa左右;涂层的耐腐蚀性能优于304不锈钢,可大大提升不锈钢材料在海洋环境中的耐点蚀性能。     

正脉冲电压对Mg-4Gd-3Y-0.5Zr合金微弧氧化膜组织形貌与耐蚀性能的影响

采用SEM、覆层测厚仪、电化学工作站等研究了正脉冲电压对Mg-4Gd-3Y-0.5Zr稀土镁合金双脉冲微弧氧化膜的组织形貌及耐蚀性能的影响。结果表明：随正脉冲电压的升高,膜层厚度增加,膜层表面微孔数量减少、孔径增大,烧结强度增加,裂纹增大;耐蚀性能先增强后降低,均显著优于合金基体;最佳正脉冲电压为450 V,腐蚀电位与腐蚀电流分别为-1.495 V、10-8.62 A/cm2。