B10铜镍合金化学转化膜制备工艺及耐蚀性能研究

摘要

本文以B10铜镍合金由于其优良的耐海水冲刷腐蚀性能，成为海水管系材料中应用最广的材料之一的事实作为研究背景。针对B10铜镍合金对表面耐冲刷和耐腐蚀的性能需求，做了B10铜镍合金表面改性工艺的研究以提高合金表面耐海水冲刷腐蚀性能。本文从两个方面进行阐述，首先是B10铜镍合金硝酸铈化学转化膜工艺研究以及该化学转化膜耐海水的腐蚀机理研究。其次是B10铜镍合金在硝酸铈环境下电化学转化膜工艺的探索研究。
　　首先，本文探究了硝酸铈化学转化膜工艺的流程，讨论了一系列影响成膜工艺的参数，并且详细阐述了pH值、反应温度和溶液存放有效期三方面对成膜的影响，最终确定了该工艺的最佳参数。然后利用扫描电镜和能谱分析（SEM/EDX）以及光电子能谱分析（XPS）表征了最佳工艺条件下制备的转化膜的形貌以及化学成分。结果表明，该转化膜表面均匀一致，膜层没有明显缺陷，Ce在转化膜中的百分含量较高，主要以CeO(OH)2和CeO2等Ce4+价态氧化物或氢氧化物以及Ce/Cu/Ni共同组成的复杂氧化物或氢氧化物的形式存在。最后利用EIS监测了该硝酸铈化学转化膜在海水中耐蚀性能的变化，以及详细分析了该转化膜能够拥有的优异耐蚀性能的原因和机理。分析表明，该转化膜在海水中长期浸泡至少3个月（2476h）依然保持良好的耐蚀性能。该化学转化膜拥有良好的耐蚀性能的原因是，在海水与膜层物质交换的基础上，转化膜表现出一个物质传递-修复-致密的特殊过程，而且Ce的复杂氧化物和氢氧化物在合金表面转化膜中起到了交联咬合的作用。
　　其次，文章针对单纯硝酸铈化学转化膜工艺的不足，探索了电化学处理的铈盐转化膜的工艺流程在铜镍合金表面处理的可行性。其具体流程包括：1.阳极极化（递增电位周期扫描）；2.载波钝化；3.BTA缓释处理。另外，针对铈盐转化工艺特点，创新了阳极极化环节的实验设计，优化了各工艺环节实验参数。在各个工艺环节中都有针对性地使用不同的电化学测试方法对各种电化学处理方法产生的效果进行了跟踪测试。初步表征了B10铜镍合金在硝酸铈环境下的电化学转化膜的耐海水冲刷腐蚀的性能。全新工艺的探索也为更先进的化学转化工艺提供一个方法的可能性。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 铜及铜合金性能及应用

1.3 铜镍合金腐蚀概述

1.4 稀土应用和研究现状

1.5 金属腐蚀的电化学研究方法

1.6 本论文的研内容及意义

第2章实验材料及研究方法

2.1 实验材料及试样制备

2.2 溶液介质

2.3 实验方法及仪器

2.4 本章小结

第3章硝酸铈化学转化膜制备工艺研究

3.1 引言

3.2 实验材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章硝酸铈化学转化膜耐蚀性研究

4.1 引言

4.2 耐蚀性电化学测试分析

4.3 本章小结

第5章硝酸铈环境下电化学辅助成膜技术研究

5.1 引言

5.2 实验方法

5.3 试验装置

5.4 逐步加载电位法极化成膜

5.5 载波钝化修复膜层

5.6 BTA缓释剂后处理工艺

5.7 膜层耐蚀性分析

5.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢