本文選題：Q235 + 氣體多元共滲��； 參考：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：作為目前最重要的結(jié)構(gòu)材料,金屬的腐蝕不僅給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失、慘重的環(huán)境污染和人員的傷亡,且造成資源浪費(fèi),加大了自然資源的損耗。防止金屬的腐蝕和提高金屬的耐蝕性是目前最引人注意的問題之一。西南交通大學(xué)自主研發(fā)的多元共滲技術(shù)能保證材料的高耐蝕性。目前從微觀上(電子層面)對(duì)于該技術(shù)防腐蝕機(jī)理的認(rèn)識(shí)還不夠。為了進(jìn)一步提高材料的耐蝕性,對(duì)多元共滲樣品進(jìn)行化學(xué)鍍處理。結(jié)果表明復(fù)合處理(多元共滲+化學(xué)鍍)后材料的耐蝕性進(jìn)一步大幅度提高。本文主要采用多元共滲、多元共滲+化學(xué)鍍復(fù)合處理工藝對(duì)Q235鋼進(jìn)行表面處理。對(duì)樣品進(jìn)行腐蝕性能測(cè)試,并運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)價(jià)電子理論(EET)和"雙電層"模型來探討了其腐蝕機(jī)理。結(jié)果表明:經(jīng)過多元共滲處理后樣品的自腐蝕電位提高,自腐蝕電流下降,材料的耐腐蝕性較原材大幅度地提高。阻抗譜分析與掃描電子顯微鏡(SEM)結(jié)果顯示多元共滲滲層的腐蝕形式為點(diǎn)蝕,且點(diǎn)蝕的發(fā)生與化合物層的柱狀晶組織、缺陷如顯微孔洞、高濃度的活性陰離子Cl-有關(guān)。復(fù)合處理工藝處理的樣品的擊破電位達(dá)到了 1.346V,鹽霧腐蝕300h不生銹。復(fù)合處理后,其耐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單一多元共滲和化學(xué)鍍處理。經(jīng)驗(yàn)價(jià)電子理論結(jié)果表明Fe4N、Fe3N、Fe2N、Ni、α-Fe 的最強(qiáng)健上價(jià)電子數(shù)叫分別為 0.9552、1.83、2.4239、0.5251、0.3835;最強(qiáng)健的鍵能 Eα分別為 156kJ/mol、361.4kJ/mol、437.8kJ/mol、201kJ/mol、107.4kJ/mol。Fe-N化合物的nα、Eα都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于α-Fe的nα、Eα,表明價(jià)電子結(jié)構(gòu)與腐蝕之間有著密切的關(guān)聯(lián)性。Fe-N化合物層和Ni層的費(fèi)米能計(jì)算結(jié)果表明Fe-N化合物層的費(fèi)米能高于Ni層的費(fèi)米能。根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理對(duì)于腐蝕的定義M-ne-→Mn+,可以理解腐蝕的本質(zhì)就是原子間電子的"轉(zhuǎn)移"。而價(jià)電子是原子間連接的基礎(chǔ)。所以可以用原子間的價(jià)電子結(jié)合強(qiáng)度來判斷材料的耐蝕性優(yōu)劣。即從熱力學(xué)上來說,nα、Eα越大,材料耐蝕性越好。費(fèi)米能計(jì)算結(jié)果表明Fe-N化合物層的費(fèi)米能高于Ni側(cè)的費(fèi)米能。Fe-N化合物層的電子向Ni側(cè)"轉(zhuǎn)移",形成了 Fe-N化合物層過剩正電荷,Ni側(cè)過剩負(fù)電荷,從而形成了"雙電層"。正是"雙電層"的存在,使得復(fù)合處理工藝處理的樣品耐蝕性進(jìn)一步大幅度地提高。
[Abstract]:As the most important structural material at present, metal corrosion has not only brought huge economic losses, heavy environmental pollution and casualties to the national economy, but also caused waste of resources and increased the loss of natural resources. One of the most noticeable problems is to prevent metal corrosion and to improve metal corrosion resistance. The multi-percolation technology developed by Southwest Jiaotong University can guarantee the high corrosion resistance of the materials. At present, the microcosmic (electronic level) understanding of the anti-corrosion mechanism of the technology is not enough. In order to further improve the corrosion resistance of the materials, electroless plating was carried out on the multicomponent co-permeated samples. The results show that the corrosion resistance of composite treatment (multicomponent electroless plating) is further improved. In this paper, the surface of Q235 steel was treated by multi-element co-infiltration and multi-element electroless plating. The corrosion mechanism of the samples was investigated by using empirical valence electron theory (EET) and "double layer" model. The results showed that the corrosion potential of the samples was increased, the corrosion current was decreased, and the corrosion resistance of the materials was greatly improved than that of the raw materials. The results of impedance spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) show that the corrosion of the multielement layer is pitting, and the pitting is related to the columnar structure of the compound layer, defects such as micropores and high concentration of active anions Cl-. The breakdown potential of the sample treated by the complex treatment process was 1.346V, and the salt spray corrosion was not rusty for 300h. The corrosion resistance of composite treatment is much higher than that of single multi-element co-permeation and electroless plating. The results of empirical valence electron theory show that the strongest valence electron number of 偽 -Fe is 0.9552U 1.832.4239U 0.5251N 0.3835, and the strongest bond energy E 偽 is 156kJ / mol / 361.4kJ / mol 437.8kJ / mol = 201kJ / mol = 107.4kJ / r = 107.4kJ / mol = 107.4kJ / r = 107.4kJ / mol = 107.4kJ / mol = 107.4kJ / r = 107.4kJ / The Fermi energy of Fe-N compound layer and Ni layer shows that the Fermi energy of Fe-N compound layer is higher than that of Ni layer. According to the definition of corrosion by electrochemical corrosion principle, M-ne- mn can be understood that the essence of corrosion is the "transfer" of electrons between atoms. Valence electrons are the basis for interatomic connections. Therefore, the corrosion resistance of the materials can be judged by the valence electron bonding strength between atoms. That is to say, the larger the thermodynamics, the better the corrosion resistance of the material. The Fermi energy calculation results show that the Fermi energy of the Fe-N compound layer is higher than that of the Ni side Fermi energy. Fe-N compound layer "transfers" electrons to the Ni side, forming the excess positive charge of the Fe-N compound layer and the excess negative charge on the Ni side, thus forming the "double electric layer". Because of the existence of double layer, the corrosion resistance of the samples treated by the composite treatment process is further improved.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG174.4

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