【摘要】：Fe-Cr-Al電熱合金是我國(guó)使用最為廣泛的電熱合金,擁有良好的熱穩(wěn)定性和較高的電阻率,在生產(chǎn)實(shí)際中較為節(jié)省能源,并且輸入功率穩(wěn)定。但是如果該電熱合金在還原性氣氛中工作,就會(huì)被腐蝕,因此在使用之前需要對(duì)合金進(jìn)行表面處理使其在表面生成一層致密的氧化膜。現(xiàn)代常用熱處理的方法使合金表面氧化形成一層致密的薄膜,這種方法耗能較大,而且涂覆過(guò)程中必須將電熱絲拉出一定間隙,施工難度大,成本高,并且膜層在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)破損。本實(shí)驗(yàn)使用堿性電解液,在較低的電流密度下恒流陽(yáng)極氧化,使Fe-Cr-Al電熱合金表面形成致密、絕緣、耐腐蝕性和力學(xué)性能良好的陽(yáng)極氧化膜,并采用不同方式對(duì)制備的氧化膜進(jìn)行封閉處理以進(jìn)一步提高耐腐蝕性,相比于傳統(tǒng)工藝,本實(shí)驗(yàn)所采用的方法更加節(jié)能高效,并且膜層的性能也有提升。利用SEM、EDS、XRD、電化學(xué)阻抗、極化曲線、力學(xué)性能測(cè)試、浸泡實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)方法,表征和測(cè)試了膜層的結(jié)構(gòu)和性能,并對(duì)氧化過(guò)程中不同參數(shù)對(duì)膜層性能的影響進(jìn)行了分析討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,最佳的氧化工藝為電解液成分NaOH 150 g/L,KNO_3 75 g/L,乙二醇100 mL/L,電流密度0.8 A/dm~2,氧化時(shí)間1 h。此條件下制備的陽(yáng)極氧化膜宏觀上均勻致密,絕緣性和耐腐蝕性優(yōu)異,力學(xué)性能良好,并且對(duì)電解液進(jìn)行循環(huán)使用測(cè)試后發(fā)現(xiàn)電解液多次使用后所制備的氧化膜綜合性能無(wú)明顯下降,因此應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中的可行性較大。SEM、EDS和XRD的結(jié)果顯示所制備的陽(yáng)極氧化膜微觀形貌致密,主要是由Fe、Cr和Al的氧化物組成,元素分布均勻。對(duì)陽(yáng)極氧化膜采用不同方式的封閉處理后,耐腐蝕性都得到了進(jìn)一步提高,其中Al(OH)_3溶膠凝膠法封閉處理后,在3.5 wt.%NaCl溶液中阻抗最大,并且無(wú)論是在酸性堿性還在中性的3.5 wt.%NaCl溶液中,腐蝕電流都減小了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,耐腐蝕性提升最大,而采用重鉻酸鉀封閉、NiF_2冷封閉和沸水封閉后膜層耐腐蝕性雖有提升,但是相比于Al(OH)_3溶膠凝膠法封閉處理都有差距。7天浸泡實(shí)驗(yàn)后,Al(OH)_3溶膠凝膠法封閉處理后的膜層相比于未封閉的析氫量最少,pH值變化最小,并且浸泡后的膜層完整性良好,而未封閉的氧化膜部分區(qū)域出現(xiàn)了破損,說(shuō)明封閉處理進(jìn)一步提高了陽(yáng)極氧化膜的耐腐蝕性。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4
【圖文】：

γ-Al2O3等等，它們的物理性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)都有區(qū)別，但在加熱后都會(huì)變成α-Al2O3，轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1.1[10]。圖 1.1 氧化鋁各種晶型間的轉(zhuǎn)化關(guān)系[10]Fig.1.1 The transformation relationship between various crystal types of aluminaα-Al2O3莫氏硬度為 9，機(jī)械強(qiáng)度較高，并且高溫強(qiáng)度優(yōu)良，在常溫和高溫下電阻均較大，絕緣性能較好，擊穿電壓也較高，表 1.2 為α-Al2O3在不同溫度下的電阻率，由此可見α-Al2O3完全適合作為 Fe-Cr-Al 電熱合金表面的絕緣膜。表 1.2 不同溫度下α-Al2O3的電阻率[10]Table.1.2 The resistivity of the α-Al2O3at different temperatures溫度(℃) 10 200 600 800 1100電阻率(Ω cm) 1×10163×10144×10103.5×1081×1061.4 制備絕緣氧化膜的主要方法1.4.1 溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法是指通過(guò)溶膠凝膠化和熱處理的方法，在金屬有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物表面制備出氧化物或其他固體化合物的方法。一般溶膠-凝膠的過(guò)程為：以溶膠或液體化學(xué)試劑為原料，在液相中混合均勻，形成無(wú)沉淀的穩(wěn)定溶膠，靜置后轉(zhuǎn)變

名稱 成分 含量(g/l)溫度(℃)電流密度(A/dm2)電壓(V) 陽(yáng)極氧化時(shí)間(min)硫酸法 硫酸 150-200 10-50 0.8-1.5 15-22 35-45草酸法 草酸 25-35 15-20 1-2 60-110 120磷酸法磷酸鉻酐氟化氨磷酸氫二銨硼酸55223.22.2134 1.5-2.5 15-25 36鉻酐鉻酐 30-40 38-42 0.4-0.6 30-40 60鉻酐 56-60 32-38 1.5-2.5 0-40 60

第一章 緒論液成分和氧化條件來(lái)調(diào)整，并且該多孔層可以通過(guò)物理或化學(xué)阻擋層上剝離，分離下來(lái)的 Al2O3可以用于膜分離。由于氧化膜好，因此具有一定的吸附能力，所以可以通過(guò)不同的染料將合，而如果吸附潤(rùn)滑劑則可以提高耐磨性。在氧化膜的微孔上吸，可以得到對(duì)光具有選擇性吸收的膜，這一特性使陽(yáng)極氧化膜域都有應(yīng)用。此外，Al2O3陽(yáng)極氧化膜還有許多特點(diǎn)，如硬度較腐蝕性優(yōu)異，與基體的結(jié)合力較高，即使基體發(fā)生斷裂膜層也極氧化膜是一種性能優(yōu)異的納米功能材料，隨納米科技的進(jìn)一會(huì)有更為廣泛的應(yīng)用[36,37]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2773642