采用PIRAC（粉末埋入反應(yīng)輔助涂覆）氮化工藝在鈦雙極板表面制備一層氮化物防護(hù)涂層,研究了氮化溫度對涂層的微觀形貌、相組成,以及在模擬SPE電解水環(huán)境下耐蝕性、穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的影響。結(jié)果表明,涂層表面呈現(xiàn)顆粒狀形貌,涂層內(nèi)主要是Ti N、Ti₂N和α-Ti三相。氮化樣品的耐蝕性得到明顯提高,其中900°C氮化的樣品在SPE電解水陽極高電位作用下的耐蝕性與基體相當(dāng)。氮化后樣品的界面接觸電阻降低至3.5～4.2 mΩ/cm²,在一定程度上會降低電解槽的歐姆損耗。在1.6～1.8 V電位范圍內(nèi)10 h的恒電位測試結(jié)果驗(yàn)證了氮化物涂層在高電位下的穩(wěn)定性。 

【文章來源】：電鍍與涂飾. 2020,39(23)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

ICR測試裝置示意圖

氮化處理后鈦雙極板表面顏色由銀灰色轉(zhuǎn)變成金黃色，并且顏色伴隨著氮化溫度的升高而逐漸加深。為了進(jìn)一步研究氮化前后樣品微觀結(jié)構(gòu)和涂層內(nèi)元素的變化，采用SEM及EDS對樣品進(jìn)行測試。如圖2所示，經(jīng)過機(jī)械拋光處理的TAV基板表面較為平整，氮化后樣品表面略微呈現(xiàn)顆粒狀形貌，并且隨著氮化溫度的升高越來越清晰可見，涂層整體上比較致密，能夠有效地包裹基體。圖3所示的EDS譜圖顯示基體中的主要元素包括Ti、Al和V，這與Ti–6Al–4V鈦合金中的元素一致，而氮化樣品譜圖中出現(xiàn)的元素主要為Ti和N，它們具體以何種相形式存在有待進(jìn)一步分析。圖3 TAV (a)、TAV-900 (b)和TAV-1000 (c)的EDS譜圖

圖2 TAV(a)、TAV-900(b)和TAV-1000(c)的SEM圖像，其中插入圖為對應(yīng)樣品的照片由圖4可知，鈦基體的相組成為α-Ti(pdf#5-0689)，氮化后的樣品TAV-900、TAV-1000中出現(xiàn)新相Ti N(pdf#38-1420)和Ti2N(pdf#17-0386)。氮化后基體中的α-Ti特征峰呈減弱趨勢，這與氮化物涂層的增厚有關(guān)。氮化溫度為900°C時，在衍射角61.0°處觀察到一個明顯的對應(yīng)于Ti2N(002)面的衍射峰。氮化溫度為1 000°C時，樣品的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，晶粒體積變大，衍射峰向低角度偏移。在TAV-1000的XRD譜圖中，衍射角為36.7°、42.7°處發(fā)現(xiàn)兩個明顯的衍射峰，分別對應(yīng)于Ti N的(111)和(200)面，還有Ti2N和α-Ti對應(yīng)的衍射峰，并且Ti2N的特征峰與氮化溫度900°C時相比有減弱的趨勢。Starosvetsky等人認(rèn)為經(jīng)過PIRAC氮化處理后的氮化物涂層由外到基體內(nèi)部依次為Ti N、Ti2N、α-Ti連續(xù)的3層[18]。因此，隨著氮化溫度的升高，最外層的Ti N層厚度增加，內(nèi)層Ti2N的特征峰強(qiáng)度降低。


本文編號：3442149