本文關(guān)鍵詞：銅表面鎳基多元合金鍍層的制備與耐蝕性研究

  更多相關(guān)文章： 接地材料 化學(xué)鍍 脈沖電沉積 Ni-P鍍層 Ni-Sn-P鍍層 Ni-W-P鍍層 耐蝕性能

【摘要】：接地網(wǎng)是電力系統(tǒng)正常運行的保障,近年來不斷增加的電力系統(tǒng)容量對接地材料的耐蝕性能提出了更高要求。本文采用化學(xué)鍍和脈沖電沉積方法在銅表面鍍覆一層鎳基合金鍍層以提高銅接地材料在弱酸性(酸性)土壤介質(zhì)中的耐蝕性能;采用動電位極化曲線、電化學(xué)阻抗譜和室內(nèi)埋片加速腐蝕試驗等方法系統(tǒng)探討了化學(xué)鍍Ni-P、Ni-Sn-P及脈沖電沉積Ni-W-P、Ni-P四種合金鍍層在p H為5.5、3.5wt.%Na Cl溶液和p H為5.5、含水量20 wt.%或50 wt.%土壤介質(zhì)中的耐蝕性能。論文首先考察了化學(xué)鍍非晶態(tài)Ni-P、Ni-Sn-P合金鍍層對銅接地材料在弱酸性介質(zhì)中的保護性能;系統(tǒng)探討影響脈沖電沉積Ni-W-P合金鍍層在酸性腐蝕介質(zhì)中耐蝕性能的諸多工藝參數(shù),優(yōu)化出最佳工藝參數(shù)。最后研究了Mn SO_4·H_2O及La Cl_(3·x)H_2O對脈沖電沉積非晶態(tài)Ni-P合金鍍層結(jié)構(gòu)、組成及耐蝕性能的影響。論文的研究成果為銅接地材料表面鍍層提供了多種可能選擇,其主要研究成果如下:(1)化學(xué)鍍非晶態(tài)Ni-P、Ni-Sn-P合金鍍層在酸性Na Cl溶液中的自腐蝕電流密度及電荷轉(zhuǎn)移電阻依次分別為:4.064μA/cm2、1.0458μA/cm2、17.54 kWcm2、25.14 kWcm2。研究發(fā)現(xiàn),Sn元素的加入能有效降低合金鍍層孔隙率,提高鍍層耐蝕性能。Ni-P、Ni-Sn-P合金鍍層的自腐蝕電位為-0.387 V和-0.281 V,較Cu的自腐蝕電位負,為陽極性鍍層。p H為5.5、含水量20 wt.%的模擬土壤介質(zhì)中的室溫埋片的早期電化學(xué)阻抗譜測試結(jié)果和室內(nèi)埋片加速腐蝕試驗的結(jié)果表明:兩種合金鍍層在弱酸性土壤中均顯示出遠優(yōu)于銅的耐蝕能力。(2)采用脈沖電沉積方法制備出耐蝕性優(yōu)異的Ni-W-P合金鍍層。通過對鍍液p H、溫度(T)、平均電流密度(im)及脈沖頻率(f)等影響鍍層結(jié)構(gòu)及耐蝕性能的工藝參數(shù)的系統(tǒng)研究,得到脈沖電沉積Ni-W-P合金鍍層的最佳制備工藝為:p H=2.0±0.1,T=60±2℃,im=3~5 A/dm2,f=600 Hz。所得Ni-W-P合金鍍層在酸性Na Cl溶液中自腐蝕電流密度為0.6434μA/cm2,電荷轉(zhuǎn)移電阻為67149Wcm2,在p H為5.5、含水量50 wt.%土壤中的自腐蝕電流密度為0.2126μA/cm2,電荷轉(zhuǎn)移電阻為120.59 kWcm2,具有遠優(yōu)于銅在弱酸性介質(zhì)中的防腐性能。(3)研究了Mn SO_4·H_2O及稀土La Cl_(3·x)H_2O對脈沖電沉積Ni-P合金鍍層耐蝕性的影響:添加Mn SO_4·H_2O能提高Ni-P鍍層中P元素的含量,降低鍍層的自腐蝕電流密度、增大電荷轉(zhuǎn)移電阻,同時降低鍍層的自腐蝕電位,但Mn~(2+)并不發(fā)生沉積;加入La Cl_(3·x)H_2O能顯著提高脈沖電沉積Ni-P合金鍍層的耐蝕性能,隨著La Cl_(3·x)H_2O濃度的增大,鍍層的自腐蝕電位隨之正移。當La Cl_(3·x)H_2O濃度為2.0 g/L時,鍍層耐蝕性最佳,且相對銅為陽極性鍍層。
【關(guān)鍵詞】：接地材料 化學(xué)鍍 脈沖電沉積 Ni-P鍍層 Ni-Sn-P鍍層 Ni-W-P鍍層 耐蝕性能
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ153.2;TM862
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 接地網(wǎng)防土壤腐蝕研究現(xiàn)狀12-13
• 1.1.1 接地網(wǎng)土壤腐蝕及防護12
• 1.1.2 接地網(wǎng)防土壤腐蝕涂覆層12-13
• 1.2 化學(xué)鍍制備鎳基合金鍍層研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 鎳銅磷鍍層14
• 1.2.2 鎳鋅磷鍍層14-15
• 1.2.3 鎳錫磷鍍層15
• 1.3 電沉積制備鎳基合金鍍層研究現(xiàn)狀15-23
• 1.3.1 鎳磷鍍層16-18
• 1.3.2 鎳鉬鍍層18-19
• 1.3.3 鎳錫鍍層19-20
• 1.3.4 鎳銅鍍層20
• 1.3.5 鎳鋅鍍層20-21
• 1.3.6 鎳錳鍍層21
• 1.3.7 鎳鎢鍍層21-22
• 1.3.8 鎳錫磷鍍層22
• 1.3.9 鎳鈷磷鍍層22-23
• 1.3.10 鎳鎢磷鍍層23
• 1.4 本課題選擇的意義與內(nèi)容23-24
• 第2章 化學(xué)鍍Ni-P及Ni-Sn-P合金鍍層在弱酸性介質(zhì)中的耐蝕性研究24-37
• 2.1 前言24-25
• 2.2 實驗藥品及儀器25-26
• 2.3 化學(xué)鍍Ni-P及Ni-Sn-P合金鍍層的制備及性能檢測26-29
• 2.3.1 化學(xué)鍍Ni-P及Ni-Sn-P鍍液配制26
• 2.3.2 化學(xué)鍍Ni-P及Ni-Sn-P合金鍍層施鍍工藝流程26-27
• 2.3.3 化學(xué)鍍Ni-P及Ni-Sn-P合金鍍層形貌、組成及結(jié)構(gòu)27
• 2.3.4 化學(xué)鍍Ni-P及Ni-Sn-P合金鍍層耐蝕性27-29
• 2.4 結(jié)果與討論29-36
• 2.4.1 化學(xué)鍍Ni-P及Ni-Sn-P合金鍍層形貌、組成及結(jié)構(gòu)29-30
• 2.4.2 合金鍍層在Na Cl溶液中的電化學(xué)性能30-32
• 2.4.3 合金鍍層在土壤介質(zhì)中的電化學(xué)性能32-35
• 2.4.4 室內(nèi)埋片加速腐蝕試驗35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 脈沖電沉積Ni-W-P合金鍍層制備工藝及其耐蝕性研究37-55
• 3.1 前言37-38
• 3.2 實驗藥品及儀器38-39
• 3.3 脈沖電沉積Ni-W-P合金鍍層的制備及性能檢測39-41
• 3.3.1 Ni-W-P合金鍍層制備工藝40
• 3.3.2 Ni-W-P合金鍍層形貌、組成及結(jié)構(gòu)測試40
• 3.3.3 Ni-W-P合金鍍層耐蝕性測試40-41
• 3.4 結(jié)果與討論41-53
• 3.4.1 p H對鍍層組成結(jié)構(gòu)、沉積速率及耐蝕性的影響41-44
• 3.4.2 溫度對鍍層組成結(jié)構(gòu)、沉積速率及耐蝕性的影響44-46
• 3.4.3 im對鍍層組成結(jié)構(gòu)、沉積速率及耐蝕性的影響46-49
• 3.4.4 脈沖頻率對鍍層耐蝕性的影響49-51
• 3.4.5 最優(yōu)工藝制備的Ni-W-P合金鍍層形貌、元素組成及結(jié)構(gòu)51-52
• 3.4.6 Ni-W-P合金鍍層在土壤介質(zhì)中的耐蝕性52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第4章 MnSO_4·H_2O及LaCl_(3·x)H_2O對脈沖電沉積Ni-P鍍層耐蝕性的影響55-64
• 4.1 前言55
• 4.2 實驗藥品及儀器55-56
• 4.3 脈沖電沉積Ni-P合金鍍層的制備及耐蝕性能檢測56-57
• 4.3.1 脈沖電沉積Ni-P合金鍍層制備工藝56-57
• 4.3.2 添加Mn~(2+)或La~(3+)后Ni-P合金鍍層形貌、組成及結(jié)構(gòu)57
• 4.3.3 添加Mn~(2+)或La~(3+)后Ni-P合金鍍層耐蝕性能57
• 4.4 結(jié)果與討論57-62
• 4.4.1 MnSO_4·H_2O添加量對合金鍍層組成及結(jié)構(gòu)的影響57-58
• 4.4.2 MnSO_4·H_2O添加量對合金鍍層耐蝕性的影響58-60
• 4.4.3 LaCl_(3·x)H_2O濃度對合金鍍層耐蝕性的影響60-61
• 4.4.4 Ni-P合金鍍層在土壤介質(zhì)中的耐蝕性能61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-79
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄79-80
• 致謝80

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