鐵基非晶合金涂層的深海腐蝕行為研究.pdf

1、隨著陸地資源的枯竭，人們越來越多地關注深海資源的開發(fā)。深海復雜嚴酷的環(huán)境對材料的腐蝕性能提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的金屬材料以及高分子涂料在深海環(huán)境下的耐腐蝕性能會顯著降低。因此，亟待開發(fā)新型高性能耐蝕涂層。
　　鐵基非晶涂層是近年來開發(fā)出的一種新型表面防護涂層，具有優(yōu)異的抗磨損與耐腐蝕性能，是一種潛在的深海環(huán)境用防護涂層。然而人們對鐵基非晶涂層的腐蝕行為研究主要集中在常壓環(huán)境下，對高壓下的腐蝕行為研究迄今為止尚未見報道。本文采用超音速

2、火焰噴涂方法制備的鐵基非晶涂層（成分Fe48Mo14Cr15Y2C15B6），系統(tǒng)研究了其在模擬深海環(huán)境下的腐蝕行為。利用X射線衍射分析儀（XRD）、電化學工作站、掃描電鏡顯微鏡（SEM）、X射線光電子能譜（XPS）、高分辨透射電鏡（HR-TEM）及納米壓痕等實驗手段研究了非晶材料的結(jié)構(gòu)、常壓與高壓下的電化學腐蝕性能、表面鈍化膜結(jié)構(gòu)及力學性質(zhì)。
　　對比研究了靜水壓力對鐵基非晶涂層與316L不銹鋼腐蝕行為的影響。動電位極化與點蝕孕

3、育實驗結(jié)果表明：與常壓環(huán)境（1atm）相比，316L不銹鋼在80atm靜水壓力下點蝕擊破電位降低，點蝕孕育時間縮短，表現(xiàn)為抗點蝕性能惡化。與之相反，鐵基非晶涂層在80atm下的點蝕擊破電位反而略有提高，點蝕孕育期延長，表明其抗點蝕性能提高。通過XPS與FIB/TEM技術(shù)分析鈍化膜的成分及微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)316L不銹鋼在高壓下形成的鈍化膜含有更低的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)比率和Cr(Ⅲ)含量，且厚度更加不均勻；而鐵基非晶涂層在高壓下形成的

4、鈍化膜具有更高的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)之比，且厚度顯著增加（約2.5倍）。通過納米壓痕技術(shù)測量不同鈍化膜的機械強度，其結(jié)果表明：不銹鋼在高壓下形成的鈍化膜比常壓下形成的鈍化膜具有更低的機械強度，而非晶涂層在高壓下形成的鈍化膜比常壓下形成的鈍化膜具有更高的機械強度。因此，鐵基非晶涂層在高壓環(huán)境下抗點蝕性能的提高主要是由鈍化膜的增厚與強化引起的。
　　為了進一步澄清非晶結(jié)構(gòu)對非晶態(tài)合金材料深海腐蝕行為的影響機制。分別研究了不同非晶合金

5、體系的深海腐蝕行為，以及晶化對非晶合金深海腐蝕行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)：（1）不同F(xiàn)e基非晶合金（成分Fe48Mo14Cr15Y2C15B6、Fe43.7Co7.3Cr14.7Mo12.6C15.5B4.3Y1.9）以及Pd基非晶合金（成分Pd32Ni48P20）在80atm高壓環(huán)境下的點蝕電位均高于1atm常壓環(huán)境。（2）對于完全晶化后的鐵基非晶合金，其電化學測試結(jié)果表明：無論對于鐵基非晶材料還是晶化后的材料，它們在80atm條件下電化學