Fe-,3-Al基材料海水中腐蝕特性及其表面改性的研究.pdf

1、Fe-Al金屬間化合物作為一種新型的高溫結(jié)構(gòu)材料，有很多優(yōu)良的性能，由于比傳統(tǒng)的不銹鋼材具有比較低的成本，使其可能成為新一代海洋耐腐蝕材料。但對(duì)Fe<,3>Al基合金及其復(fù)合材料的耐海水腐蝕性能及其表面電化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究則少有人問津，而對(duì)Fe<,3>Al表面進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理的工作尚未見報(bào)道。因此，對(duì)Fe<,3>Al的耐腐蝕性和表面處理進(jìn)行研究具有十分重要的意義。 本論文的主要目的一方面是研究Fe<,3>Al基材料在海水中的腐蝕電

2、化學(xué)行為，并對(duì)其腐蝕機(jī)理進(jìn)行探討，另一方面研究Fe<,3>Al表面處理方法，以期找到較好的防腐蝕手段。為了改善Fe<,3>Al的耐腐蝕性，本文研究了兩種新型綠色環(huán)保的表面處理方法：稀土轉(zhuǎn)化膜和疏水膜。 本文首先研究了鑄造Fe<,3>Al(3﹪Cr)、Fe<,3>Al(5﹪Cr)和粉末冶金純質(zhì)Fe<,3>Al的耐腐蝕特性，并與Q235低碳鋼和304不銹鋼進(jìn)行對(duì)比，并研究了含F(xiàn)e<,3>Al分別為75﹪，50﹪，30﹪的Fe<,3>

3、Al/ZrO<,2>復(fù)合材料的耐腐蝕性能。通過電化學(xué)阻抗、電化學(xué)極化技術(shù)和腐蝕失重研究了Fe<,3>Al基材料在海水中的耐腐蝕特性，并結(jié)合SEM和視頻顯微鏡等表面觀察技術(shù)探討Fe<,3>Al基材料的腐蝕機(jī)理。各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在自然海水中，含5﹪Cr的Fe3Al耐腐蝕性最好，與304不銹鋼相當(dāng)，而含3﹪Cr的Fe<,3>Al與粉末冶金Fe<,3>AI耐腐蝕性相差不大，但都好于Q235。Fe<,3>Al表面腐蝕方式主要是點(diǎn)蝕，基材本身的氣

4、孔是造成嚴(yán)重點(diǎn)蝕的重要原因。對(duì)于不同ZrO<,2>含量的Fe<,3>Al基復(fù)合材料的耐蝕性能，隨著ZrO<,2>含量的增加，復(fù)合材料的自腐蝕電位升高，鈍化區(qū)間消失，腐蝕速度上升，復(fù)合材料由于Fe<,3>Al含量較少，不能形成具有保護(hù)作用的完整鈍化膜，腐蝕方式主要是選擇性腐蝕，F(xiàn)e<,3>Al作為陽極相優(yōu)先被腐蝕。 通過CeCl<,3>溶液浸泡成膜在Fe<,3>Al試樣表面形成鈰轉(zhuǎn)化膜，利用失重實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)測試方法表明形成的鈰轉(zhuǎn)化

5、膜具有良好的耐蝕性能。利用正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了最優(yōu)成膜工藝為CeCl<,3>：10g/L；H<,2>O<,2>：3g/L；T：50℃；t：1h，在Fe<,3>Al3﹪Cr、Fe<,3>Al5﹪Cr和活化后的Fe<,3>Al5﹪Cr表面成功的實(shí)現(xiàn)了鈰轉(zhuǎn)化膜，并通過電化學(xué)測試方法證明了轉(zhuǎn)化膜的耐蝕效果良好。用金相顯微鏡觀察了鈰轉(zhuǎn)化膜的表面形貌，當(dāng)H202濃度較高時(shí)，成膜速度較快，形成的膜層較為疏松。通過計(jì)算說明了Fe<,3>Al表面鈰轉(zhuǎn)化膜

6、的成膜機(jī)理。初步探討了Fe<,3>Al表面鈰轉(zhuǎn)化膜的緩蝕機(jī)理，對(duì)表面存在鈍化膜的試樣其緩蝕機(jī)理是主要是陽極保護(hù)，而對(duì)表面沒有鈍化膜的試樣其主要的緩蝕機(jī)理是覆蓋作用。利用自組裝技術(shù)在Fe<,3>Al(3％Cr)表面生成了十四烷酸膜層，并通過接觸角測量和SEM進(jìn)行了表征，結(jié)果表明該膜層具有和荷葉相似的結(jié)構(gòu)且對(duì)海水的接觸角可達(dá)150°以上。利用電化學(xué)阻抗譜和失重法對(duì)Fe<,3>Al和超疏水膜改性的Fe<,3>Al在海水的腐蝕行為進(jìn)行了分析，結(jié)