本文關(guān)鍵詞：不銹鋼表面耐蝕性Pd-Ni膜層制備及其耐蝕機(jī)理研究

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【摘要】：不銹鋼表面有一層致密的耐蝕性鈍化膜,在自然環(huán)境中具有良好耐蝕性。但是在高溫強(qiáng)還原性介質(zhì)中由于鈍化膜被破壞,不銹鋼發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕,前人在不銹鋼表面電鍍一層Pd系膜層對(duì)基體起到了良好保護(hù)作用。在膜層實(shí)際服役過程中溶液存在流動(dòng)以及含有侵蝕性離子Cl-,會(huì)使膜層的服役性能下降。論文通過制備多層Pd-Ni膜層,提高了Pd-Ni膜層的耐蝕性,并對(duì)Pd-Ni膜層的耐蝕機(jī)理進(jìn)行了初步研究。本文采用SEM、EDS分析了電流密度對(duì)Pd-Ni膜層形貌及元素含量的影響,通過XRD分析了電流密度對(duì)膜層晶粒大小及晶面取向影響。利用孔隙率、內(nèi)應(yīng)力、顯微硬度、接觸角、結(jié)合強(qiáng)度、腐蝕浸泡、動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗等手段評(píng)價(jià)了電流密度對(duì)膜層各項(xiàng)性能影響。電流密度在0.8～1.5 A/dm2范圍內(nèi),Pd-Ni膜層表現(xiàn)出更好的耐蝕性,電流密度較低(0.4、0.6 A/dm2)或者過高(2.0、4.0 A/dm2)膜層耐蝕性下降。電流密度為1.2 A/dm2時(shí)表面膜層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度最高,達(dá)到4.81MPa;電流密度為1.5 A/dm2時(shí)表面膜層顯微硬度最高,達(dá)到453.8 HV。在單一鍍槽中,通過控制電流密度設(shè)計(jì)制備了七種多層Pd-Ni膜層。多層Pd-Ni膜層相比單層Pd-Ni膜層具有更加的優(yōu)異性能,膜層浸泡后結(jié)合強(qiáng)度由3.25 MPa提高至4.13 MPa,浸泡后孔隙率由11.75/cm2下降至2.75/cm2,膜層顯微硬度、內(nèi)應(yīng)力等性能有明顯改善。在85℃20％H2SO4+200 ppm C1-+520rpm攪拌的強(qiáng)腐蝕溶液中,多層Pd-Ni膜層相比單層Pd-Ni膜層腐蝕速率由0.043 g·m-2·h-1最低下降至0.013 g·m-2·h-1。不銹鋼表面電鍍Pd、Pd-Ni合金膜層后,在強(qiáng)還原性腐蝕環(huán)境中不銹鋼腐蝕電位被明顯提高,處于自身的鈍化區(qū)間。與鍍鈀膜層相連不同面積的不銹鋼,促進(jìn)不銹鋼鈍化后生成的鈍化膜耐蝕性不同,膜層中Cr(OH)3含量由5.79%提升至52.75%、Fe304含量由13.04%提高至30%左右,提高了鈍化膜的穩(wěn)定性和保護(hù)性能。
【關(guān)鍵詞】：Pd-Ni 電流密度 耐蝕性 鈍化膜 硫酸
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 第一章 緒論17-29
• 1.1 不銹鋼17
• 1.2 不銹鋼的耐蝕性17-18
• 1.3 不銹鋼在硫酸環(huán)境中的腐蝕18-19
• 1.4 不銹鋼的保護(hù)19-24
• 1.4.1 電化學(xué)保護(hù)技術(shù)19-21
• 1.4.2 表面添加合金元素21-22
• 1.4.3 表面有機(jī)涂層涂覆22
• 1.4.4 不銹鋼表面改性22-23
• 1.4.5 不銹鋼表面電鍍23-24
• 1.5 多層鍍層制備24-26
• 1.6 鈀系合金膜層制備26-27
• 1.7 論文的研究?jī)?nèi)容及研究意義27-29
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料、制備工藝及檢測(cè)分析方法29-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)所需材料29-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品29
• 2.1.2 電鍍基體材料29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)樣品制備方法步驟30-32
• 2.2.1 材料前處理工藝30-31
• 2.2.2 不銹鋼表面電沉積Pd-Ni膜層31-32
• 2.3 膜層性能測(cè)試32-37
• 2.3.1 膜層在腐蝕溶液浸泡前后結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試32
• 2.3.2 接觸角測(cè)試32
• 2.3.3 顯微硬度測(cè)試32
• 2.3.4 膜層在腐蝕溶液中浸泡前后孔隙率測(cè)試32-33
• 2.3.5 膜層內(nèi)應(yīng)力測(cè)試33
• 2.3.6 電鍍膜層表面形貌與成分分析33-34
• 2.3.7 電鍍膜層耐蝕性分析34-35
• 2.3.8 電偶實(shí)驗(yàn)35-36
• 2.3.9 鈍化膜半導(dǎo)體性能測(cè)試36-37
• 第三章 電流密度對(duì)Pd-Ni鍍層性能影響37-57
• 3.1 電流密度對(duì)表面形貌影響37-39
• 3.1.1 Pd-Ni鍍層表面金相形貌37-38
• 3.1.2 Pd-Ni鍍層表面SEM形貌觀察38-39
• 3.2 電流密度對(duì)元素含量影響39-42
• 3.3 電流密度對(duì)Pd-Ni膜層晶粒大小及擇優(yōu)取向影響42-43
• 3.4 電流密度對(duì)鍍層厚度影響43-44
• 3.5 電流密度對(duì)鍍層內(nèi)應(yīng)力影響44-45
• 3.6 電流密度對(duì)鍍層硬度影響45-46
• 3.7 電流密度對(duì)結(jié)合強(qiáng)度影響46-47
• 3.8 電流密度對(duì)接觸角大小影響47-48
• 3.9 電流密度對(duì)孔隙率影響48-49
• 3.10 電流密度對(duì)耐蝕性影響49-56
• 3.10.1 不同Pd-Ni膜層在85℃20%H_2SO_4環(huán)境中耐蝕性49-51
• 3.10.2 不同Pd-Ni膜層在85℃20%H_2SO_4+200 ppm Cl~-環(huán)境中耐蝕性51-53
• 3.10.3 不同Pd-Ni膜層在85℃20%H_2SO_4+200 ppm Cl~+520 rpm環(huán)境中耐蝕性53-56
• 3.11 本章小結(jié)56-57
• 第四章 多層Pd-Ni膜層的設(shè)計(jì)與制備57-73
• 4.1 電鍍時(shí)間的選擇57-58
• 4.1.1 電鍍時(shí)間對(duì)膜層厚度影響57
• 4.1.2 電鍍時(shí)間對(duì)膜層表面形貌及孔隙率影響57-58
• 4.2 多層Pd-Ni合金膜層層數(shù)的影響58-60
• 4.2.1 膜層層數(shù)對(duì)膜層孔隙率影響58-59
• 4.2.2 膜層數(shù)對(duì)耐蝕性影響59-60
• 4.3 多層Pd-Ni膜層的設(shè)計(jì)60-61
• 4.4 多層Pd-Ni膜層內(nèi)應(yīng)力61
• 4.5 多層Pd-Ni膜層硬度61-62
• 4.6 多層Pd-Ni膜層孔隙率62-63
• 4.7 多層Pd-Ni膜層結(jié)合強(qiáng)度63-64
• 4.8 多層Pd-Ni膜層形貌及元素含量變化64-66
• 4.9 多層Pd-Ni膜層耐蝕性66-70
• 4.9.1 交流阻抗測(cè)試66-67
• 4.9.2 動(dòng)電位極化曲線67-68
• 4.9.3 腐蝕掛片試驗(yàn)68-70
• 4.10 本章小結(jié)70-73
• 第五章 Pd-Ni及Pd膜促進(jìn)不銹鋼表面鈍化研究73-93
• 5.1 不銹鋼表面電鍍不同面積比Pd-Ni膜層電位監(jiān)測(cè)73-74
• 5.2 不銹鋼表面電鍍鈀膜與鈀-鎳膜層比較74-78
• 5.2.1 不銹鋼電鍍Pd、Pd-Ni表面形貌比較74-75
• 5.2.2 不銹鋼電鍍Pd、Pd-Ni膜層結(jié)構(gòu)比較75
• 5.2.3 不銹鋼電鍍Pd、Pd-Ni膜層耐蝕性比較75-78
• 5.3 電位監(jiān)測(cè)78-80
• 5.4 不同狀態(tài)鈍化膜表面元素分析80-86
• 5.4.1 不同面積比生成鈍化膜表面元素分析80-83
• 5.4.2 相同面積比不同電位時(shí)鈍化膜表面元素分析83-86
• 5.5 不同狀態(tài)鈍化膜EIS分析86-89
• 5.5.1 不同面積比生成鈍化膜EIS分析86-88
• 5.5.2 相同面積比不同電位時(shí)鈍化膜EIS分析88-89
• 5.6 不同狀態(tài)鈍化膜M-S曲線89-91
• 5.6.1 不同面積比生成鈍化膜EIS分析89-90
• 5.6.2 相同面積比不同電位時(shí)鈍化膜M-S分析90-91
• 5.7 本章小結(jié)91-93
• 第六章 總結(jié)論93-95
• 參考文獻(xiàn)95-103
• 致謝103-105
• 研究成果及發(fā)表的論文105-107
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介107-108
• 附件108-109

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本文編號(hào)：830506