镍基耐蚀合金特性、进展及其应用

镍基耐蚀合金是一类高性能的耐蚀材料.基于防腐蚀问题,概述了纯镍的性质与耐蚀特性,分析了镍基耐蚀合金与镍铬不锈钢及镍基高温合金的区别与联系.介绍了工程中镍基耐蚀合金的种类及其应用,强调了高性能通用型镍铬钼合金的特征与进展.并结合应用实例,提出应大力发展、开发及应用此类高性能耐蚀材料.     

镍基耐蚀合金扩散均匀化处理及组织性能演变

基于三维扩散理论,对所研制的Ni-Cr-Mo-Cu铸态合金的均匀化、固溶处理工艺的有效性,以及对其显微组织、力学性能和耐蚀性能的演变进行了试验研究.研究结果表明:手工电弧炉熔炼、真空感应炉熔炼和真空自耗电极炉熔炼得到比较粗大的铸态组织(分别为约20μm的胞状结构、间距80~100μm的粗大树枝晶和60~80μm的方向性树枝晶),经1 140~1 170℃,2.5 h的处理后,其胞状或枝晶组织消失、偏析组织达到均匀化.与铸态合金相比,固溶状态合金在4种典型介质中的耐蚀性都获得提高(15%~25%以上),硬度、强度提高近30%;在盐酸、混合酸和FeCl3溶液中Ni-Cr-Mo-Cu合金的耐蚀性比1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢提高1~3个数量级.通过扩散方程傅里叶级数解的分析,导得适合该耐蚀合金固溶处理时间的半经验公式.     

镧对铸造镍基高温合金耐蚀性能的影响

本文研究了La对GBC-12合金在1030℃下抗高温氧化以及抗熔融玻璃腐蚀的影响。结果表明:La改善了氧化膜及腐蚀膜与基体金属的粘结性,促进了Cr的扩散,有利于CrO_3保护膜的形成,从而提高了该合金在1030℃时抗高温氧化和抗熔融玻璃腐蚀的能力。     

铬,硅含量对镍基高温合金组织及耐蚀性的影响

设计开发了四种不同成分的镍基合金，通过扫描电镜（ＳＥＭ）、能谱分析（ＥＤＳ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）相结合的综合分析手段，研究了Ｃｒ、Ｓｉ含量对试验材料组织和相组成的影响。结果表明，当Ｃｒ、Ｓｉ含量适宜时，合金可实现碳化物、硼化物和硅化物的复合强化，使合金中长二相数量多、分布均匀、硬度高、耐熔盐腐蚀能力强。在８５０℃以下可替代钴基合金，有广阔的应用前景。     

热处理对化学镀Ni-Mo-P合金耐蚀性能的影响及其机理

对于经200～700℃热处理的化学镀Ni-Mo-P的合金镀层，测试了其在5%NaCi溶液中的腐蚀性能。结果表明，随温度的提高，合金的自腐蚀电位均正向移动。腐蚀速度随温度的提高，呈现先升后降的变化趋势。经200～600℃热处理，都将使合金的耐蚀性有不同程度的下降。合金结构中晶格和相的变化，保护性氧化膜的生成，以及合金与基体间Fe-Ni-Mo-P扩散层的形成等，分别对合金耐蚀性能变化起了重要作用。     

稀土对镍基耐蚀合金的组织和性能的影响

本文讨论了稀土元素用于改善铸造镍基耐蚀合金性能的可能性和效果。试验结果 表明，往镍基耐蚀合金中添加适量的稀土能明显地细化合金的晶粒，改善碳化物的形 态和分布，阻止碳化物的集聚，使夹杂物含量减少．改变夹杂物形态，使其细化．球 化和呈弥散分布，其结果是提高了耐蚀性能，而且还提高了强度和改善了切削加工性 能。     

非晶态镍磷和镍钨磷双层复合镀膜的耐蚀性能研究

主要对比研究了镍磷镀膜,镍钨磷镀膜以及镍磷和镍钨磷双层复合镀膜的耐蚀性能,分别进行了各镀膜的盐雾腐蚀试验和各镀膜的阳极化曲线的测定,然后根据实验结果,对比分析了以上三种镀膜的耐蚀性能。实验结果表明非晶态镍磷及镍钨磷双层复合镀膜的耐蚀性能优于其他两种镀膜的耐蚀性能。     

镍基耐蚀合金C-276铸锭元素偏析和均匀化工艺

利用光镜、扫描电镜和能谱仪等显微组织分析方法研究了镍基耐蚀合金C-276经真空冶炼+电渣重溶后铸锭的枝晶特点和元素偏析情况,根据残余偏析指数模型计算结果选取了四种均匀化实验制度,并通过均匀化实验后的组织分析和Gleeble1500试验机热模拟锻造实验验证,最终确立了适合C-276合金的均匀化工艺.结果表明:合金中偏析程度最严重的元素为Mo;在选取的四种均匀化制度中,采用1170℃下加热20h的处理方式不仅可以较好地实现成分均匀化,还能保证晶粒尺寸不过度长大,从而确保合金的热加工塑性,是最为合理的均匀化制度.实验也证明利用残余偏析指数模型,计算结果与实验结果基本吻合,在预测和评价C-276合金均匀化工艺上是可信的.     

镍基高温合金高速铣削加工表面完整性

采用高速铣削加工试验,研究切削速度对2种不同的镍基高温合金FGH95和Inconel718已加工表面完整性的影响规律,并观察高速铣削加工后的切屑形貌。试验结果表明:在较低切削速度范围内(800~2 000 m/min),切削速度对表面粗糙度的影响很小,两者表面粗糙度相差不大,但在较高的切削速度范围内(>2 000 m/min),FGH95的表面粗糙度要大于Inconel718的表面粗糙度。在相同切削条件下,Inconel718的加工硬化率和加工硬化层深度要明显比FGH95的大,并且Inconel718表面白层的厚度大于FGH95表面白层厚度。高速铣削加工FGH95和Inconel718切屑均出现明显的锯齿化现象,并且随着切削速度的提高,锯齿化程度不断加剧以至变为碎屑。     

H_3PO_3体系中镍磷非晶态合金及其耐蚀性能

用恒电流沉积、腐蚀电位和极化电阻等方法研究了 H3PO3体系中 Ni-P合金的电沉积及其镀层的耐蚀性能 ,用 XRD、 XPS、 SEM检测了镀层的晶形、组成和表面形貌 ,探讨了沉积条件对镀层耐蚀性能的影响 .研究结果表明 :在 H3PO3体系中得到的 Ni-P合金镀层同样具有较强的耐蚀性 ,当镀层中磷的含量达7%时 ,晶形转为非晶态 ,镀层中含磷量越大 ,耐蚀性越好     

Ni-Cr-Mo-Cu合金介质腐蚀和电化学腐蚀的性能

在Cr、Mo成分一定的情况下,通过改变Cu的质量分数(1%～5%),研究新型Ni-Cr-Mo-Cu高镍耐蚀合金在氧化性介质、还原性介质、氧化-还原性介质和质量分数6%的FeCl3中的耐蚀性能及其在H2SO4、HCl和FeCl3中的电化学行为.实验结果表明,w(Cu)=1%～5%的Ni-Cr-Mo-Cu合金具有优良的耐介质腐蚀、电化学腐蚀性能,在质量分数80%的H2SO4中钝化明显,在质量分数30%的HCl中自腐蚀电流低,在质量分数6%的FeCl3中有钝化区且未发生点蚀.4种实验材料中w(Cu)=3%的合金综合耐蚀性能最好,在质量分数80%的 H2SO4中有更宽的钝化平台和更低的维钝电流.     

高耐蚀性锌镍合金镀层的研究

在氯化钾镀液中，选用ｘＡ－８８Ａ光亮剂，应用正交试验优选出一种耐蚀性较高的锌镍合金镀层的最佳工艺配方，并对镀液性能和镀层性能进行了研究．结果表明，在５％ＮａＣｌ的腐蚀环境中，Ｚｎ－Ｎｉ合金的耐蚀性能优于锌镀层；同时对电流密度、温度等因素对合金成分与镀层耐蚀性能的影响进行了讨论．     

化学镀Fe-Zn合金镀层的耐腐蚀性能研究

研究了化学镀Fe-Zn合金镀层在10%的NaOH溶液与3.5%的NaCl溶液中的耐腐蚀性能.研究表明,在碱性环境中,镀层的耐腐蚀性能明显优于在NaCl中的耐腐蚀性能.镀层中Zn含量比较高时,镀层在NaCl中的耐腐蚀性较好,而Fe含量较高时,镀层在NaOH中的耐腐蚀性较好.Fe-Zn镀层在这两种腐蚀液中的耐腐蚀性能明显优于其它Fe基镀层.     

含钐Al-Mn-Si-Fe-Cu合金的显微组织与耐腐蚀性

优化合金成分是改善汽车热交换器材料物理化学性能的有效途径.采用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观察,电化学测试和酸性人造海水盐雾试验(SWAAT)等方法研究了一种新型翅片材料—含钐Al-Mn-Si-Fe-Cu合金的显微组织与耐腐蚀性能.研究结果表明:合金中的主要析出相为α-Al(Mn,Fe)Si,同时形成含钐析出相Al_2Sm和Al_(10)Cu_7Sm_2.Sm元素的添加可细化α-Al(Mn,Fe)Si析出相.Tafel极化曲线测试结果表明:腐蚀表面主要由点蚀坑和腐蚀产物组成.随着Cl-浓度的增大,合金的腐蚀程度加深.SWAAT则表明,随着腐蚀时间的延长,腐蚀失重先加剧后减缓.     

航空铸铝合金防护体系抗腐蚀性能试验研究

针对某型铸铝合金的不同热处理状态、不同表面防护体系（硫酸阳极化、化学氧化和微弧氧化）进行960h的盐雾对比试验。借助三维显微镜进行宏观和微观分析,结果表明对于该型铸铝合金T7热处理状态抗腐蚀能力优于T5;微弧氧化表面防腐方法比常规方法（硫酸阳极化 重铬酸盐封闭、化学氧化 涂H06-2锌黄环氧酯底漆 涂H61-1环氧有机硅耐热漆）抗腐蚀能力更强。     

热处理制度对7039铝合金抗腐蚀性能的影响

采用拉伸力学性能测试、金相显微观察、扫描电镜及透射电镜等分析手段,研究不同热处理制度下7039铝合金的力学性能及其在腐蚀液中浸泡后的腐蚀形貌.结合不同热处理制度后合金的腐蚀形貌与晶界析出相形貌,建立该系列合金晶界析出相形貌与腐蚀形貌的关系的示意模型.结果表明:在保持与T6处理的合金强度相当的基础上,经RRA处理可使抗腐蚀性能明显提高;在腐蚀液中浸泡腐蚀后,T6和RRA处理的合金表面呈成块状剥落腐蚀的现象,T73处理的合金呈点状腐蚀现象;T6处理后合金的纵向和横向最大腐蚀深度分别为378.53μm和31.91μm;T73处理的合金纵向和横向腐蚀深度分别为19.21 μm和8.07 μm:RRA处理的合金纵向和横向腐蚀深度分别为178.15 μm和15.38 μm.     

因瓦合金箔电沉积的制备及其微观结构和耐蚀性

在含有复配稳定剂和添加剂的高铁硫酸盐氯化物电解液中,电沉积得到因瓦合金箔。研究电沉积过程中对合金箔组成的影响因素以及合金箔的耐腐蚀性能。研究结果表明:电解液组成、电流密度、温度及pH值对合金箔组成的影响较大;在阴、阳极面积比为1.0∶2.0,镍、铁阳极面积比为1.8∶1.0的条件下,因瓦合金箔组成稳定,Fe的质量分数为(64±2)%;合金箔晶粒细小,尺寸均匀,结构紧密,表面光滑平整,无孔洞和裂纹,呈铁镍固溶体和面心立方晶体结构,表现出较强的(111)和(200)晶面择优取向;因瓦合金箔分别在10%硫酸溶液、10%氢氧化钠溶液和3.5%氯化钠溶液中钝化稳定,钝化电位较宽,表现出良好的耐蚀性能。     

2024铝合金真空氮化膜耐蚀性能研究

在不同温度下,对2024铝合金进行真空氮化处理,再对处理后的铝合金及其对比组试样进行铜加速乙酸盐雾腐蚀试验,以腐蚀失重和最大蚀坑深度表征分析氮化样与原样在盐雾环境中的腐蚀情况。利用电化学极化曲线分析渗氮层的腐蚀行为。结果表明:真空氮化处理能提高2024铝合金的耐腐蚀性能,540℃氮化处理的试样腐蚀失重仅为原样的1/3,而最大蚀坑更是只有原样的约1/5。综合而言,540℃处理的2024合金耐蚀性最好。     

UV固化防腐蚀涂料的研究

所研究的UV固化防腐蚀涂料包括环氧类的单体,带羟基功能团的复合稀释剂,复合光引发剂和粘附力促进剂.本文在阐述了作者的研制工作以后,讨论了涂料各组分对固化膜的性能,主要是对膜与基质间的粘附力的影响.