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封孔处理纳米TiN涂层性能组织的研究

作　者: 于洋
导　师: 董艳春
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料学
关键词: 硬脂酸 封孔 纳米TiN涂层 电化学腐蚀 电化学阻抗谱 宏观腐蚀
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文主要运用硬脂酸对反应等离子喷涂TiN涂层进行封孔处理，研究了电位-时间线、动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）等电化学腐蚀性能。分析了封孔后TiN层的摩擦磨损性能，及试样长时间在模拟海水中浸泡的组织形貌的变化；运用电化学论分析硬脂酸封孔TiN涂层的腐蚀机制，建立微观腐蚀模型。通过研究得到以下结论：(1)用不同封孔剂对纳米TiN涂层进行封孔处理，并进行电化学腐蚀行为的分析，发现硬脂酸的封孔效果最好。(2)通过正交试验优化硬脂酸封孔的最佳工艺，并对最佳工艺封孔后的涂层进行电化学腐蚀试验，EIS图谱结果表明：在腐蚀初期和中期，硬脂酸封孔TiN涂层阻抗谱中都出现了有Warburg阻抗特征的容抗弧；浸泡408h后阻抗谱曲线出现了两个时间常数，说明此时处于腐蚀的中期阶段，硬脂酸封孔大大延缓了腐蚀液的渗透。(3)对硬脂酸封孔后的TiN涂层进行磨损试验，发现硬脂酸封孔后TiN涂层的耐蚀性和减摩性明显提高。磨损失重和摩擦系数明显降低，载荷高于200N后，硬脂酸封孔TiN涂层的摩擦系数只是未封孔TiN涂层摩擦系数的三分之二。(4)对单一TiN涂层进行煮沸实验，结合XRD图谱分析表明：TiN涂层本身与海水基本无离子之间的交换，耐腐蚀性非常好。另外从宏观浸泡腐蚀实验结果看出：腐蚀90天后，未封孔TiN涂层表面溢出Fe的氧化物；而硬脂酸封孔TiN涂层表面未检测到Fe元素，只有涂层/基体界面附近有少量Fe元素，进一步证明硬脂酸提高了涂层的耐蚀性。本文的创新之处在于用微观腐蚀与宏观腐蚀相结合的方法，研究了封孔处理后涂层的腐蚀过程及耐腐蚀机理。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 前言  9-10
  1.2 TiN 涂层国内外的研究现状  10-11
  1.3 涂层后处理工艺的研究进展  11-17
    1.3.1 常用封孔方法研究  11-16
    1.3.2 陶瓷涂层耐蚀性能的研究方法  16-17
  1.4 主要研究内容  17-19
第二章 实验设备与方法  19-25
  2.1 实验材料  19-20
  2.2 实验设备  20-22
    2.2.1 喷涂设备  20
    2.2.2 电化学综合检测仪器  20-22
  2.3 实验方法  22-25
    2.3.1 等离子喷涂涂层的制备  22-23
    2.3.2 涂层试样制备  23
    2.3.3 封孔工艺  23
    2.3.4 电化学性能测试方法  23
    2.3.5 组织形貌观察  23
    2.3.6 磨损试验测量  23-25
第三章 不同封孔处理 TiN 涂层电化学腐蚀性能研究  25-32
  3.1 引言  25
  3.2 电化学腐蚀测试  25-31
    3.2.1 Ecorr 随时间的变化  25-26
    3.2.2 动电位极化曲线  26-27
    3.2.3 电化学阻抗谱  27-31
  3.3 本章小结  31-32
第四章 硬脂酸处理 TiN 涂层涂层电化学腐蚀行为  32-44
  4.1 前言  32
  4.2 正交试验  32-34
  4.3 最优硬脂酸封孔工艺处理的TiN 涂层电化学阻抗谱曲线研究  34-41
    4.3.1 不同时间硬脂酸封孔TiN 涂层的电化学阻抗谱（EIS）  34-38
    4.3.4 腐蚀过程分析  38-41
  4.4 腐蚀形貌分析  41-43
  4.5 本章小结  43-44
第五章 硬脂酸封孔 TiN 涂层摩擦磨损性能的研究  44-49
  5.1 引言  44
  5.2 硬脂酸封孔TiN 涂层磨损性能测试  44-46
    5.2.1 硬脂酸封孔TiN 涂层的磨损失重变化  44-45
    5.2.2 硬脂酸封孔TiN 涂层的平均摩擦系数变化  45-46
  5.3 磨损形貌分析  46-47
  5.4 本章小结  47-49
第六章 硬脂酸封孔 TiN 涂层宏观腐蚀  49-59
  6.1 前言  49
  6.2 纯TiN 涂层煮沸实验  49-53
    6.2.1 纯TiN 涂层质量变化曲线  49-51
    6.2.2 纯TiN 涂层煮沸后形貌图  51-53
  6.3 TiN/基体在模拟海水中的宏观腐蚀  53-56
    6.3.1 未封孔TiN  53-55
    6.3.2 硬脂酸封孔TiN  55-56
  6.4 腐蚀机理研究  56-58
  6.5 本章小结  58-59
第七章 结论与展望  59-60
  7.1 结论  59
  7.2 展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 金属复层保护
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