【摘要】：不銹鋼材料由于表面具有一層以Cr為主的鈍化膜而有著極強(qiáng)的耐腐蝕性能。但是在非氧化性介質(zhì)中,例如高溫稀硫酸或者高溫甲乙酸溶液,不銹鋼表面的鈍化膜會(huì)發(fā)生溶解,使得不銹鋼發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。前人研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)在不銹鋼表面沉積Pd或者Pd合金膜層能大大提高不銹鋼在該類(lèi)介質(zhì)中的耐蝕性。但是,在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中,往往存在溶液的流動(dòng)甚至帶有固體顆粒的狀態(tài),會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生較強(qiáng)的沖刷腐蝕作用。因此,如何進(jìn)一步提高膜層在非氧化性介質(zhì)中的耐沖刷腐蝕性能顯得尤為重要。本文在不銹鋼表面電鍍了Pd-Co合金膜層,并研究了其在非氧化性介質(zhì)中耐沖刷腐蝕性能。研究了工藝參數(shù)對(duì)膜層的表面形貌、成分、硬度、孔隙率等性能的影響。隨著電流密度的增大,膜層中Co含量逐漸增大,膜層逐漸變得粗糙多孔,硬度逐漸增大,但是電流密度過(guò)高導(dǎo)致硬度下降。pH值對(duì)膜層性能的影響不大,當(dāng)pH值為7～8時(shí),膜層孔隙率最低,晶粒度最小。隨著溫度的升高,膜層中Co含量逐漸降低,晶粒尺寸先減小后增大,硬度逐漸降低。當(dāng)電流密度為1A/dm2,pH值為7～8,溫度為35℃時(shí)膜層在含Br-的沸騰甲乙混合酸溶液中擁有最佳的耐蝕性。系統(tǒng)地研究了Pd-Co膜層在沸騰甲乙混合酸溶液中的耐蝕性。Pd-Co膜層中Co的含量可在21.9 at.%到57.42 at.%范圍內(nèi)可控。在不含Br的沸騰甲乙混合酸溶液中,Pd膜層及Pd-Co膜層均具有較低的腐蝕速率。但在含0.005 M Br且有攪拌的溶液中,Pd-Co膜層試樣比Pd膜層試樣具有更好的耐蝕性。這主要是由于Pd-Co膜層比純Pd膜層具有更小的晶粒尺寸、更低的孔隙率和更高的硬度,這使得Pd-Co膜層能更有效地阻止溴離子穿透膜層到達(dá)基體表面,同時(shí)提高了膜層的耐沖蝕和阻礙膜層中微孔擴(kuò)散的能力。在模擬PTA(精對(duì)苯二甲酸)沖刷腐蝕環(huán)境中研究了Pd-Co膜層及Pd-Cu膜層對(duì)不銹鋼的保護(hù)作用。在靜止環(huán)境中,Pd-Cu膜層比Pd-Co膜層有更好的耐蝕性能。但是隨著攪拌速度的增大,Pd-Cu膜層表面由于沖刷腐蝕作用遭受了破壞,試樣的失重明顯增大；而Pd-Co膜層試樣表面保持完整,對(duì)不銹鋼有更好的保護(hù)作用。在含100g/LSiO2的80℃ 20wt.%H2SO4溶液中研究了Pd-Co膜層及Pd膜層的耐沖刷腐蝕性能。在靜止環(huán)境中,Pd膜層試樣比P d-Co膜層試樣有更好的耐蝕性。在低攪拌速度條件下,Pd及Pd-Co膜層試樣的沖刷腐蝕過(guò)程由腐蝕部分控制,失重率均較低。在高攪拌速度條件下,Pd膜層試樣的沖刷腐蝕速率大大增加,而Pd-Co膜層試樣的沖刷腐蝕速率卻維持在較穩(wěn)定的范圍,顯示出了在強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中良好的耐沖刷腐蝕性能。這主要是由于沖刷和腐蝕具有協(xié)同作用,在高攪拌速度下,Pd膜層首先被固體顆粒的沖擊而破壞,露出了不銹鋼基體,進(jìn)而促進(jìn)腐蝕作用增強(qiáng),沖刷作用將進(jìn)一步造成材料失效,使總失重率大大增加。Pd-Co膜層硬度高,在高攪拌速度下膜層保持完整,降低了協(xié)同作用的影響,因而具有更好的耐沖刷腐蝕性能。最后,通過(guò)控制工藝條件在單一槽液條件下在不銹鋼表面制備出Pd-Co梯度膜層,該膜層的成分沿豎直方向呈梯度分布,與單一膜層相比,梯度膜層的耐蝕性和耐沖刷腐蝕性能均有提高。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4


本文編號(hào)：2750836