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Fe<,3>Al基合金及其復合材料的耐海水腐蝕性能及其表面電化學動力學研究則少有人問津，而對Fe<,3>Al表面進行化學轉(zhuǎn)化膜處理的工作尚未見報道。因此，對Fe<,3>Al的耐腐蝕性和表面處理進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、化學行為，并對其腐蝕機理進行探討，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不銹鋼進行對比，并研究了含F(xiàn)e<,3>Al分別為75﹪，50﹪，30﹪的Fe<,3>

3、Al/ZrO<,2>復合材料的耐腐蝕性能。通過電化學阻抗、電化學極化技術(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基材料的腐蝕機理。各項實驗結(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，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蝕，基材本身的氣

4、孔是造成嚴重點蝕的重要原因。對于不同ZrO<,2>含量的Fe<,3>Al基復合材料的耐蝕性能，隨著ZrO<,2>含量的增加，復合材料的自腐蝕電位升高，鈍化區(qū)間消失，腐蝕速度上升，復合材料由于Fe<,3>Al含量較少，不能形成具有保護作用的完整鈍化膜，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，利用失重實驗和電化學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)化實驗，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表面成功的實現(xiàn)了鈰轉(zhuǎn)化膜，并通過電化學測試方法證明了轉(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H202濃度較高時，成膜速度較快，形成的膜層較為疏松。通過計算說明了Fe<,3>Al表面鈰轉(zhuǎn)化膜

6、的成膜機理。初步探討了Fe<,3>Al表面鈰轉(zhuǎn)化膜的緩蝕機理，對表面存在鈍化膜的試樣其緩蝕機理是主要是陽極保護，而對表面沒有鈍化膜的試樣其主要的緩蝕機理是覆蓋作用。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)且對海水的接觸角可達150°以上。利用電化學阻抗譜和失重法對Fe<,3>Al和超疏水膜改性的Fe<,3>Al在海水的腐蝕行為進行了分析，結(jié)