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本文采用电弧喷涂方法在低碳钢Q235表面制备镍基合金涂层,用于解决石油化工行业中,设备和管道与酸碱腐蚀液接触,受到腐蚀时的腐蚀防护问题。
采用电弧喷涂技术制备镍基涂层,通过对Ni-Cr-Mo、Ni-Cr-Mo-Al和Ni-Cr-B等合金系涂层的研究对比,应用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDAX)、X射线衍射仪(XRD)等先进测试手段对电弧喷涂涂层的组织和常规性能进行分析,采用中性盐雾腐蚀试验(NSS)、高温氧化试验及电化学腐蚀试验方法评价涂层的耐蚀性,并对涂层的腐蚀机理进行了研究。本文研究成果如下:
1.采用镍铬带包裹镍、铬、钼粉末以及铬硼粉末的方法,研制出用于防腐的镍基粉芯丝材。并利用电弧喷涂技术制备了表面较致密、结合强度大于40MPa的镍基涂层。所制备的镍基涂层呈现出典型的层状结构特征,由X射线衍射结合SEM和EDS分析发现涂层表面主要相为Ni,还含有少量的Ni、Cr的氧化物及尖晶石化合物。
2.系统的研究了镍基涂层的耐腐蚀性能:
(1)盐雾腐蚀性能研究表明,镍基涂层中含有一定钼元素比不含钼元素时的耐氯离子性能有所提高。涂层中加入稀土起到降低孔隙率、致密涂层的作用,这同样也加强了涂层的耐氯离子性能。
(2)高温氧化性能研究表明,由于镍基涂层中铬含量的不同产生了两种氧化过程,铬含量在20%左右时,氧化过程为分层氧化,涂层表面生成双层氧化物,抑制镍元素的扩散;铬含量在30%以上时,氧化过程为选择性氧化,涂层表面生成氧化铬,形成保护氧化膜。
(3)电化学腐蚀性能研究表明,Ni-Cr-Mo合金系涂层在3.5%NaCl溶液和0.5mol/LH2SO4溶液中都表现了较好电化学腐蚀性能。镍基涂层在3.5%NaCl溶液中,表面处于活性溶解状态,而在0.5mol/LH2SO4溶液中,镍基涂层阳极极化曲线具有典型的活化-钝化转变特征。在工业上,利用金属活化-钝化转变特征原理来进行金属的阳极保护。