铝合金稀土转化膜成膜工艺研究

应用正交实验设计 ,开发并研究了LY1 2铝合金 4价铈盐转化膜的成膜工艺及其膜层的耐蚀性能 .实验表明 :经稀土转化处理的铝合金其点蚀电位升高 ,自然腐蚀电位有所降低 ,从而降低了点蚀敏感性 ;试样极化阻力提高 70倍以上 ,耐蚀性能大大提高 ,与铬酸盐相当 ;另外 ,还结合电化学测试和表面分析 ,初步探讨了铝合金稀土转化膜的耐蚀机理     

碳钢表面稀土转化膜的XPS和AES研究

用浸渍法在Ａ３钢表面上获得了稀土转化膜，此膜呈均匀的金黄色，有良好的装饰效果。硫酸铜点滴、盐水浸泡、硫化氢气体等加速腐蚀试验以及膜层的电化学测试均证实此膜具有一定的耐蚀性能。膜层的ＸＰＳ９Ｘ射线光电子光谱）分析结果表明，膜层由铁、铈、氧等元素组成；在膜层的表面，铁以Ｆｅ＾３＋，铈以Ｃｅ＾４＋状态存在，在膜层的内部，铁以Ｆｅ＾３＋及Ｆｅ＾３＋，铈以Ｃｅ＾３＋和Ｃｅ＾４＋状态存在；从ＡＥＳ（俄歇Ｆｅ＾     

AZ91镁合金表面稀土转化膜的制备及耐蚀性能研究

采用在镁合金表面形成无毒、无污染的稀土铈转化膜的方法解决AZ91镁合金表面的腐蚀问题。确定了最佳成膜工艺参数，讨论了处理液的浓度、成膜温度和成膜时间等因素对转化膜耐蚀性的影响。利用湿热实验、阳极极化曲线的测定等实验方法评价了转化膜对镁合金表面的防护作用。结果表明，在潮湿温热条件下稀土铈转化膜试样仍能保持膜层的完整性并具有较高的覆盖度，腐蚀现象不明显。腐蚀电势升高，出现钝化现象，腐蚀电流密度下降，稀土铈转化膜可以提高AZ91镁合金的耐蚀性能。用扫描电镜观察了膜的微观形貌，稀土铈转化膜是由基膜和附着的细小颗粒组成，最佳工艺形成的铈转化膜无破碎现象，对AZ91镁合金表面的腐蚀过程的发生有明显的抑制作用。     

钼酸盐封闭后处理的热镀锌钢板硅烷膜的耐蚀性

为进一步增强硅烷膜的耐蚀性, 将硅烷化热镀锌钢板用钼酸盐溶液进行封闭后处理, 并采用扫描电子显微镜(SEM)、中性盐雾(NSS)实验、盐水全浸实验和电化学技术研究了所得复合膜层的表面形貌和耐蚀性能. 结果表明: 经钼酸盐溶液封闭处理后, 硅烷膜的孔隙被填充, 在锌层表面形成了由硅烷膜和钼酸盐转化膜构成的连续完整致密的复合膜; 复合膜的耐蚀性能明显提高, 且与钼酸盐溶液的封闭时间有关, 封闭60 s时所形成的复合膜的耐蚀性最佳. 在5%(w, 质量分数)NaCl溶液中的电化学测量结果表明: 硅烷化热镀锌钢板经钼酸盐溶液封闭处理后, 同时抑制了腐蚀过程中的阳极和阴极反应, 但主要是抑制阴极反应, 导致腐蚀电流密度明显减小, 发挥了单一硅烷膜和单一钼酸盐转化膜腐蚀防护的协同效应, 腐蚀防护效率高达99.1%; 随浸泡时间延长, 试样低频扩散阻抗先增大后减小, 表明膜层具有一定的“自愈”能力, 其耐蚀性优于常规铬酸盐钝化膜.     

镁合金铈转化膜的形成及表征

采用X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）、电化学方法等对AZ31镁合金铈转化膜的组成、形貌结构及耐蚀性能进行了表征,并结合成膜动力学研究探讨了膜的形成机制。结果表明,镁合金铈转化膜的主要成分为铈的氧化物/氢氧化物,铈在膜中以三价和四价两种价态存在。膜可以分为两层,内、外层膜由不同的微结构组成,这种微结构的差异使内、外层膜之间结合力较弱,成为限制膜耐蚀性能提高的根本原因之一。成膜过程中,成膜溶液pH值升高,使Ce3＋发生水解反应沉积析出铈的氢氧化物/氧化物。铈转化膜的生长动力学遵循抛物线规律。     

铈、锂盐对铝阳极氧化膜的协同封闭作用

研究了铈、锂盐在铝阳极氧化膜封闭处理中的协同作用.场发射扫描电镜和X射线衍射谱对铈、锂盐协同封闭前后铝阳极氧化膜形貌和结构的研究结果表明，封闭后膜表面的孔洞消失，封闭产物分布均匀，封闭后膜仍然以非晶态形式存在.根据X射线光电子能谱的结果，封闭后的膜主要由含结晶水的Al2O3及铈、锂的混合氢氧化物组成，同时膜中还含有及封闭溶液组分中的一些阴离子.电化学阻抗谱的研究结果表明铈、锂盐协同封闭能够显著提高膜的耐蚀性能.在实验结果基础上，初步认为铈、锂盐封闭是通过生成结构紧密的封闭产物填充、覆盖膜孔，从而显著提高铝阳极氧化膜的耐蚀性能.     

铈对16Mn钢中夹杂物和组织的影响

在高温钼丝炉内向16Mn钢中加入不同含量的铈进行脱氧,分析了钢中夹杂物和组织的变化,并探讨了含铈夹杂物诱发晶内铁素体形核的机制.结果表明:随钢中铈含量的增加,夹杂物依次转变为CeAlO3,Ce2O2S和Ce2S3.经铈处理后,钢液在1873 K时保温300 s,夹杂物最为细小弥散.钢中晶内铁素体随铈含量的增加而增加,但最佳的铈含量约为0.032%(质量分数).钢中Ce2O2S和Ce2S3夹杂与α-Fe相之间的错配度分别只有1.2%和0.5%,均可作为IGF非常有效的形核核心,促进其形成.     

不锈钢钝化膜耐蚀性与半导体特性的关联研究

通过极化曲线、交流阻抗谱和钝化膜半导体特性等电化学测量，研究了经电化学阳极氧化处理的不锈钢钝化膜在0.5 mol•L^-1 NaCl溶液中耐蚀性能与其半导体特性的关系，进一步探索电化学改性处理不锈钢钝化膜的耐蚀机理. 结果表明，不锈钢钝化膜在负于平带电位范围表现为p型半导体，在高于平带电位范围表现为n型半导体，这主要与组成钝化膜的Fe和Cr氧化物半导体性质有关. 与自然条件下形成的不锈钢钝化膜比较，发现经过电化学阳极氧化后不锈钢钝化膜具有较低的施主与受主浓度，平带电位负移，说明阴离子在钝化膜表面发生吸附. 低的施主与受主浓度及钝化膜表面负电荷的增强，可有效排斥侵蚀性Cl^－在钝化膜表面的特性吸附，有利于提高不锈钢的耐局部腐蚀性能.     

铈在钢中固溶度的研究

应用热力学推断了铈在钢中固溶的条件,经与实验对照,两者相符。当钢中的与氧、硫亲合力强的元素含量较高,或铈含量较高,而生成铈铁金属间化合物或铈碳化合物时,便有一定的铈平衡固溶量,并从晶粒中心到边界呈现明显的铈浓度梯度分布。若钢在高温氧化气氛下处理,则其铈铁金属间化合物及铈碳化合物将逐渐被氧化形成CeO_2;当全部生成铈氧化物后,晶粒中便不再存在固溶铈。     

镧和铈钝化镀锌钢板的研究

采用镧盐和铈盐钝化镀锌钢板,通过醋酸铅点滴,失重,中性盐雾和电化学交流阻抗实验检测试样耐腐蚀性能.实验结果显示镧盐和铈盐钝化试样的耐黑变时间分别为70和44 s;腐蚀速率为1.9979×10-3g·m-3·h-1和3.6523×10-3g·m-2·h-1;抗白锈时间为54和46 h;阻抗值大幅提高;实验结果表明镧盐和铈盐钝化处理能大幅度提高试样耐腐蚀性,镧盐转化膜相对于铈盐转化膜更耐腐蚀.清漆划格实验表明清漆在稀土钝化后的试样表面附着力良好;原子力扫描结果显示稀土转化膜由大量不定型的固体颗粒不均匀沉积而成;EDS检测结果表明镧盐转化膜由O,Fe,Zn和La组成,铈盐转化膜由O,Fe,Zn和Ce组成.     

铈对奥氏体耐热钢高温氧化腐蚀性能的影响

为探讨铈对铬镍奥氏体耐热钢抗氧化腐蚀性能的影响,研究了添加铈的Sandvik253MA钢在900℃熔融Na_2SO_4中的抗氧化腐蚀性能。试验表明,添加铈后提高了钢的抗氧化腐蚀性能,使其优于铬、镍含量较高的AISI310S钢。铈在钢中的主要作用是加速保护性氧化膜的生成,使氧化物的晶粒细化、致密而又均匀,增强氧化皮的抗剥落性。文中讨论了铈对提高耐热钢抗氧化腐蚀性能的作用机理。 许多研究表明,在奥氏体耐热钢中加入少量的稀土元素,可提高钢在大气中的抗氧化能力。实际上由于燃料中一般都含有硫,所以耐热钢更多地是在含硫的氧化气氛中工作,高温时,与氧化同时存在的硫化将加速钢的腐蚀破坏。本试验目的是探讨在氧化、硫化同时存在的条件下,铈对耐热钢抗氧化腐蚀性能的影响及其作用机理。 一、材料及试验方法 (一)试验研究用材料 采用添加铈的瑞典Sandvik253MA作为试验用钢,为此,瑞典金属研究所提供了三个炉号的工业生产的钢料,为了与高铬镍奥氏体钢(AISI310S)进行对比试验,研究铈含量对钢的性能的影响,用20kg真空感应炉冶炼了三个炉号的钢料,锻成φ20mm的棒材。各炉号的化学成分列于表1。试样在加工前需经1100℃保温20分钟水冷处理,再经金相观察,确认各试料均为全奥氏体组织,其夹杂含量无明显差别,奥氏体晶粒尺寸和     

惰气熔融-红外吸收光谱法测定镧铈稀土钢中氧含量

高品质稀土钢要求进行精确低氧含量控制,而依据现有GB/T11261-2006标准进行氧含量测定,检测结果具有较大的不准确性。本研究以具有不同镧、铈稀土元素含量的稀土钢为对象,以其氧含量精确测定为目标,基于惰气熔融-红外吸收法,开展了分析功率、助熔剂和称样量对镧铈稀土钢中氧含量分析结果的影响研究。结果表明,对于不同镧、铈元素含量的稀土钢,需要采用不同的分析方法：当稀土钢中的镧、铈含量较低时,通过降低分析功率即可较为精确的测定稀土钢中的氧含量;对于镧、铈含量较高的稀土钢,在调控分析功率（分析功率在4000W～4500W）的基础上,需同时采用锡作为助熔剂,并将助熔剂与样品比例设定为1:1（称样量为0.3g～0.6g）,即可实现氧含量的精确测定。精密度验证实验结果显示,采用本研究所建立的方法,氧含量测试结果相对标准偏差（RSD）小于8.0%;采用钢标样进行回收率实验,回收率值在97%～108%,而加标回收率略有升高的原因在于助熔剂Sn降低了合金熔点,使少量难熔氧化物中的氧得到更充分释放。本研究所建立的分析方法可准确测定不同镧、铈元素含量稀土钢中的氧含量。     

镀锡层上钛-磷复合体系钝化膜的制备与表征

通过钛盐与磷酸盐体系复配的方法,在镀锡层表面得到了一种钛-磷复合体系钝化膜. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱 (XPS)、盐雾试验、Tafel极化曲线和EIS交流阻抗谱测试等方法,研究了所得钝化膜的表面形貌、组成与耐蚀性能. 结果表明,得到的钝化膜层的主要组成成分为Ti₃(PO₄)₄nH₂O和TiO₂,在镀锡层表面结晶细致并有封孔的作用,因此有很好的耐蚀性能.     

Ni掺杂Co-Mg-Ce合金膜的制备、表征及耐蚀性能研究

为了改善Co-Mg-Ce合金膜中镁、铈含量较低现象,本文主要研究了在Co-Mg-Ce合金膜中添加Ni元素后合金膜的组成及耐蚀性能的改善情况。首先利用线性扫描技术研究Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)在Cu电极上的电化学行为,结果表明Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)在氯化胆碱-尿素熔体中发生一步不可逆反应,然后利用恒电位技术在不同Ni含量的镀液中沉积Ni-Co-Mg-Ce四元合金膜,并利用SEM、EDS和XRD等技术对所得合金膜进行表征,研究发现,由于Co、Ni的共同诱导作用,Ni-Co-Mg-Ce四元合金膜比Co-Mg-Ce三元合金膜中的Mg、Ce元素含量多;当镀液中Ni(Ⅱ)浓度为0.02 mol·L~(-1)时,镀层晶粒细致均匀且Ce含量最高,合金膜中各元素多以化合物形态存在。对合金膜进行Tafel测试,利用外推法得出合金膜在NaCl溶液、NaOH溶液中的自腐蚀电流与电位,结果表明Ni-Co-Mg-Ce四元合金膜在中性及碱性条件下有良好的耐腐蚀性。     

690合金在300 ℃含硫模拟碱性水化学中的腐蚀行为

690 合金作为压水堆核电站蒸汽发生器传热管的一种关键材料, 其在碱性环境下还原态硫导致的钝化膜的腐蚀退化是引发应力腐蚀开裂的关键原因之一. 本文采用动电位极化曲线, 结合扫描电镜(SEM)、俄歇能谱(AES)、二次离子飞行时间质谱(ToF-SIMS)研究了690合金在300 ℃模拟碱性水化学中的腐蚀行为, 并分析了硫代硫酸根与硫酸根对钝化膜特性的影响. 实验结果表明: 300 ℃碱性溶液中690合金表面钝化膜为外层的多孔层与内层的紧密层组成的双层结构, 所加入的硫酸盐种类对690合金的耐蚀性有较大影响; 硫代硫酸根使690合金钝化电流密度增加, 过钝化电位降低, 即钝化膜的耐蚀性降低; 此外, 硫代硫酸根使钝化膜中的Cr含量降低而Ni 含量提高, 硫代硫酸根会在合金表面电化学还原成为更低价态的硫进入钝化膜, 使钝化膜中的硫化物增多也是导致钝化膜防护性能变差的原因; 而硫酸根与钝化膜的作用较弱, 对钝化膜的影响较小.     

微量铈对Sn-0.7Cu-0.5Ni焊料合金组织与性能的影响

研究了微量铈对Sn-0.7Cu-0.5Ni焊料合金性能（物理性能、润湿性能及力学性能等）与组织的影响.结果表明,与Sn-0.7Cu-0.5Ni焊料合金相比,添加铈的作用较明显,适量的铈可有效细化组织,抑制焊料/Cu界面的金属间化合物的生长; 对焊料熔化温度影响不大; 略降低焊料合金的电阻率; 未能改善焊料合金的耐蚀性能; 当铈含量为0.1%时,焊料有较好的润湿性.当铈含量为0.05%～0.10%时焊料合金具有较好的综合性能.     

ICP-AES法测定钢中的铈

建立了离子体发射光谱仪测定钢中铈元素的方法。为消除共存元素对铈分析游线的光谱干扰,选择Ce413．380nm作为分析线,铈含量在0．005％-0．50％之间工作曲线线性良好。对于含量范围在0．005％-0．10％的铈元素,回收率为85．6％-12．5％,测定结果的相对标准偏差小于9．74％（n=8）;对于含量范围在0．10％-0．50％的铈元素,回收率为99．5％-103．0％,测定结果的相对标准偏差小于3．52％（n=8）。该方法适宜钢中含量范围在O．005％-0．50％的铈元素的测定。     

不同晶粒度螺纹钢的电化学行为及其钝化膜的Mott-Schottky 研究

利用交流阻抗谱和极化曲线研究比较了四组不同晶粒尺寸的螺纹钢在模拟海水液(3.5% NaCl)中短期电化学腐蚀行为; 利用硼酸缓冲液中钝化膜的Mott-Schottky 理论比较了各试样在不同阳极极化电位下的钝化膜的优劣性. 结果表明, 在14 d 的模拟海水短期浸泡期间, 细晶粒螺纹钢在后期表现出较大阻抗值和较小的自腐蚀电流密度, 耐蚀性能优于粗晶粒试样. 在硼酸缓冲液中形成的钝化膜表现出典型的n 型半导体性能, 公共钝化区间为-0.15～0.8 V. 在选取的-0.1, 0.2, 0.5 V 三个不同极化电位下, 细晶粒螺纹钢在硼酸缓冲液中的钝化膜稳定性、耐蚀性弱于粗晶粒螺纹钢. 在0.5 V 的外加电压下试样钝化膜的内层膜消失, 钝化膜的施主浓度最低, 膜最为致密、稳定.     

铈对铁基合金热腐蚀性能的影响

采用电化学极化电阻技术研究了铈对３１６不锈钢和表面涂覆ＣｅＯ２预氧化处理对ＨＫ４０合金耐热腐蚀性能的影响。结果表明，在合金中添加少量铈可以改善３１６不锈钢的耐蚀性能，特别是抑制沿晶界的内硫化；表面涂覆ＣｅＯ２可以明显ＨＫ４０合金的耐蚀性能，促进Ｃｒ２Ｏ３氧化膜的形成。     

锡含量对铅锡合金在硫酸溶液中钝化膜性能的影响

利用线性电位扫描法(LSV)、循环伏安法(CV)和交流伏安法(ACV), 结合Mott-Schottky分析, 研究了锡含量对铅锡合金在硫酸溶液中形成的钝化膜性能的影响. 结果表明: 铅合金中加入Sn可以显著提高其耐腐蚀性能、减小其阳极膜电阻, 同时这些性能的改善随Sn含量的增加更为显著, 另外氧在铅合金上的析出过电位随合金中锡含量的增加而增加. Mott-Schottky分析表明, 钝化膜呈n型半导体特征, 钝化膜中缺陷浓度随锡含量的增加而增加, 说明其施主密度N_D和膜的导电性能随锡含量的增加而增加.