HVAF铁基非晶合金涂层耐蚀机理研究

发布时间：2017-12-26 14:03

本文关键词：HVAF铁基非晶合金涂层耐蚀机理研究　出处：《沈阳工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：非晶合金因其自身拥有许多优异性能而广受关注,目前已成为最具有发展潜力的新型金属材料之一。非晶合金自身因缺少晶界、位错等常见的晶体结构缺陷,故表现出极高的强度、弹性极限和耐磨耐蚀性能。同时,与晶相合金相比,非晶合金能够固溶大量有益元素,这极大地增强了非晶合金的多种性能。然而,非晶合金形成能力有限,在室温下的塑性变形能力也较差,不适合应用于结构材料领域。故非晶合金更适合以涂层的形式投入应用。本文采用超音速火焰喷涂制备方法制备的SAM2X5铁基非晶合金涂层为研究对象,以传统合金钢涂层和传统电镀铬涂层作为比对材料,利用电化学工作站、盐雾实验和高温高压超临界CO2腐蚀实验等测试手段,表征其耐蚀性能;并通过SEM、XRD、DSC以及XPS等技术手段观察分析其在不同环境条件下的钝化行为,理解非晶合金中耐蚀组元间的协同作用。主要结论如下:利用空气助燃超音速火焰喷涂技术制备出了 SAM2X5铁基非晶合金涂层。通过结构表征,证实该涂层具有完全非晶结构。该非晶涂层的硬度达910 HV,具有优异的耐磨性。在中性3.5 wt.%NaCl溶液中,相比于316 L不锈钢涂层及传统电镀铬涂层,非晶合金钝化能力强,钝化区间宽且稳定。中性盐雾实验表明,涂层经过1008 h的盐雾测试表明无锈斑。168 h的高温高压超临界CO2腐蚀实验结果表明,铁基非晶合金涂层腐蚀速率仅为对比材料低合金钢涂层的1/6。非晶合金表面的钝化膜厚度与腐蚀条件密切相关。在中性NaCl溶液中,随应用电位升高,钝化膜的厚度先上升后略微下降,这种情况主要与高电位下钝化膜外层的高价态氧化物优先溶解有关。0.6 VSCE时生成的钝化膜厚度约为0.0 VSCE时的17倍,而0.8 VSCE时生成的钝化膜厚度则为0.0 VSCE时的11倍左右。而在高温高压超临界CO2环境中生成的钝化膜厚度约为0.0 VSCE时的36倍左右。Cr、Mo、W、Mn等元素在不同电位下形成的钝化膜中具有协同作用。合金中的Cr元素起到了主要的耐蚀作用,但仅有Cr元素的合金(如电镀铬),在较低电位区间内的耐蚀能力较差,主要表现为维钝电流密度较大且不稳定。而当合金中缺乏Mn、W等元素(如316 L不锈钢),则在高电位下耐蚀能力较差,表现为钝化区间较窄,过钝化电位较低。在高温高压超临界CO2腐蚀中,非晶合金表面生成的钝化膜保护性很强。经XPS、XRD等技术分析可知,该钝化膜中大量富集了 Mn与Cr的氧化物,有效地阻止了涂层基体的过钝化溶解。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4

【参考文献】