不銹鋼因其優(yōu)異的力學(xué)及耐腐蝕性能被大量應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域,如艦船、汽車、航空航天、海上油氣平臺(tái)等。腐蝕是不銹鋼應(yīng)用中不可忽視的問題。不銹鋼的腐蝕保護(hù)方法主要包括陰極保護(hù)、有機(jī)涂層、金屬涂層等,其中鋁合金涂層是一種常見的犧牲陽極涂層,其均勻致密的特點(diǎn)不僅可以為基體提供良好的物理屏蔽防護(hù),而且還可以作為犧牲陽極為不銹鋼基體提供陰極保護(hù)。傳統(tǒng)的鋁合金涂層制備常選用熱噴涂技術(shù),其原理是利用某種熱源將制備涂層的原料加熱到熔融或半熔融狀態(tài),探后借助焰流本身的動(dòng)力或外加的高速氣流霧化并以一定的速度噴射到基體表面,從而形成涂層。冷噴涂技術(shù)基于空氣動(dòng)力學(xué),采用高壓氣源將固態(tài)粒子加速至極高的速度撞擊基板,從而沉積形成涂層。因其噴涂溫度較低,與傳統(tǒng)熱噴涂技術(shù)相比,冷噴涂技術(shù)在噴涂過程中避免了氧化、相變、燒損等現(xiàn)象。此外,冷噴涂技術(shù)對(duì)基體熱影響也較小。本文使用高壓冷噴涂技術(shù)分別在鋁合金和不銹鋼基體表面制備冷噴涂鋁涂層,運(yùn)用掃描電子顯微鏡觀察冷噴涂鋁涂層的微觀形貌,使用電化學(xué)測(cè)試方法研究冷噴涂鋁涂層的腐蝕行為,使用中性鹽霧試驗(yàn)評(píng)價(jià)冷噴涂鋁涂層的耐腐蝕行為。對(duì)冷噴涂鋁涂層的微觀形貌觀察發(fā)現(xiàn),鋁合金和不銹鋼表面涂層厚度分別為948.6μm、950.1μm,涂層均勻、致密,無貫穿的孔隙或裂紋,界面結(jié)合緊密。XRD結(jié)果顯示鋁合金涂層中均沒有明顯的氧化物峰。對(duì)兩涂層的顯微硬度測(cè)試表明,冷噴涂鋁涂層的顯微硬度要稍微低于塊體鋁合金,但整體與塊體鋁合金相當(dāng)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,在3.5 wt.%NaC1和醋酸溶液中,冷噴涂鋁涂層與基體表現(xiàn)出相似的電化學(xué)特征,冷噴涂涂層與塊體鋁合金耐蝕性相當(dāng)。選用10wt.%、30wt.%、50wt.%、70 wt.%、90 wt.%的醋酸溶液進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試,研究醋酸濃度對(duì)涂層耐腐蝕性能的影響。結(jié)果表明,涂層10 wt.%和50 wt.%醋酸溶液中耐腐蝕性能較高,腐蝕電流密度分別為3.959×10-6A/cm2、7.418×10-6 A/cm2。選用 25℃、40℃、70℃、100℃的醋酸溶液進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試,分析醋酸溫度對(duì)涂層腐蝕行為的影響。結(jié)果表明,隨著溫度升高,涂層的腐蝕電流密度升高,電流密度在70℃時(shí)達(dá)到峰值,為1.022×10-4A/cm2。不銹鋼在醋酸溶液中的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示,隨著溫度升高,不銹鋼在極化曲線中的鈍化區(qū)消失,鈍化能力喪失,當(dāng)溫度由25℃升高至100℃時(shí),腐蝕電流密度由1.811×10-7A/cm2上升至1.416×10-5A/cm2。因此,認(rèn)為不銹鋼基體在高溫醋酸環(huán)境中基本不耐蝕,醋酸溫度對(duì)不銹鋼基體的腐蝕有著劇烈的影響。為研究冷噴涂涂層對(duì)基體的長(zhǎng)效防護(hù)能力,在3.5 wt.%NaC1溶液中進(jìn)行了為期90天的浸泡實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明冷噴涂鋁涂層可以為鋁合金和不銹鋼基體提供長(zhǎng)期有效的屏障式防護(hù)。90wt.%醋酸溶液的長(zhǎng)時(shí)間浸泡實(shí)驗(yàn)表明,隨著浸泡時(shí)間增加,試樣耐蝕性急速下降,在浸泡7天后己經(jīng)嚴(yán)重腐蝕,冷噴涂鋁涂層和A11050不適合在高濃度醋酸下服役。中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果表明冷噴涂鋁涂層在經(jīng)歷了 1000h的中性鹽霧試驗(yàn)之后,并沒有出現(xiàn)破損和貫穿涂層到達(dá)基體的裂紋等缺陷,依然保持較好的防護(hù)性能,這說明在大氣腐蝕環(huán)境下可以為基體提供優(yōu)良的腐蝕防護(hù)。對(duì)冷噴涂鋁涂層和基體在3.5 wt.%NaC1溶液以及90 wt.%醋酸溶液中的電偶腐蝕行為進(jìn)行研究,分別討論了溶液流速、陰陽極面積比對(duì)電偶電流密度的影響。結(jié)果表明,在冷噴涂鋁涂層/不銹鋼電偶對(duì)中,涂層為陽極,不銹鋼基體為陰極,涂層可為基體提供犧牲陽極保護(hù)。冷噴涂鋁涂層/鋁合金基體電偶對(duì)的電偶腐蝕對(duì)溶液流速的變化極為敏感,電偶電流密度隨溶液流速增大而增大。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

圖２－２冷噴涂設(shè)備??本課題研究的冷噴涂樣品使用集美大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院冷噴涂試驗(yàn)室冷噴涂??

圖２－１冷噴涂ＡＩ１０５０粉末微觀形貌圖（ａ）和Ａ１１０５０粉末粒徑分布圖（ｂ）??－

_3電化學(xué)試樣封裝示意圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2835700