鈷含量和制備方法對鐵基非晶合金耐蝕性影響的研究.pdf

1、本論文采用非自耗型真空熔煉電弧爐水冷銅模吸鑄法制備了鐵基塊體非晶合金Fe24+xCo24-xCr15Mo14C15B6Y2(X=0,2,4,6 and17)，還采用了超音速火焰噴涂法（HVOF）制備了Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶涂層。分別利用X射線衍射法（XRD）對合金結構進行了表征，掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）分析了合金的腐蝕形貌特征，并用差熱分析法（DSC）來得到合金的熱力學參數。本文重點在C

2、o含量對鐵基非晶合金耐蝕性能的影響研究，分別采用中性鹽霧試驗和電化學腐蝕實驗來加以分析，并結合非晶合金表面功函數分布特征，腐蝕形貌和腐蝕后的元素能譜分析（EDS）進一步探討其腐蝕特性隨Co元素的添加所發(fā)生的變化。此外，本實驗通過合金的楔形試樣法和腐蝕失重規(guī)律，將G FA與耐蝕性隨Co元素添加量的變化規(guī)律加以總結?；诒砻婀瘮道碚摾没瘜W浸泡法和電化學腐蝕法對非晶涂層和塊體的耐蝕性差異的影響因素進行了研究。
　　對合金的結構特征分

3、析可知鐵基塊體非晶合金Fe24+xCo24-xCr15Mo14C15B6Y2(X=0,2,4,6 and17)和Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2非晶涂層均為完全非晶態(tài)結構。通過差熱分析和楔形試樣法可知 x=4時，合金的過冷液相區(qū)ΔTx最寬且擁有最大玻璃形成能力。Fe24+xCo24-xCr15Mo14C15B6Y2(X=0,2,4,6 and17)塊體非晶中性鹽霧實驗結果表明：x=4時，合金的腐蝕速率最低，接著是x=2，x=

4、0，x=6，x=17，Ti6Al4V和1Cr18Ni9Ti。合金的腐蝕形貌通過SEM和原子力顯微鏡（AFM）觀察檢測，合金出現(xiàn)了不同程度的腐蝕形貌特征，其中 X=4時腐蝕面積最小且腐蝕坑較淺，而x=17時腐蝕面積和深度都較大，腐蝕在非晶合金中的橫向傳播比縱向傳播更加嚴重。合金的玻璃形成能力（GFA）變化趨勢與耐蝕性的變化趨勢相一致，都是隨著鈷元素的添加先增大后減小。合金鹽霧實驗的腐蝕產物主要由鐵和鈷的氧化物以及它們的氯化物組成。

5、　　同時采用電化學腐蝕方法進一步分析塊體非晶的腐蝕情況。實驗結果為不同Co含量的Fe24+xCo24-xCr15Mo14C15B6Y2(x=0,2,4,6,17)非晶合金的表面功函數值相近，x=2和x=4時的功函數值相對較高，兩者在電化學腐蝕過程中也表現(xiàn)出了較好的耐蝕性。x=4時，合金在1 mol/L HCl和3.5％NaCl中的鈍化區(qū)最寬，自腐蝕電位相對較高，腐蝕電流密度也較低。電化學腐蝕過程中，耐蝕性由強到弱依次為：x=4，x=2，

6、x=0，x=6，x=17。電化學腐蝕結果與鹽霧腐蝕結果一致。
　　通過對比相同成分塊體非晶和涂層非晶合金來研究孔隙率對涂層非晶合金耐蝕性的影響。涂層與塊體在1 mol/L HCl中浸泡腐蝕結果為：涂層的孔隙大小、數量對其耐蝕性起到很大影響，其腐蝕程度較塊體非晶合金更為嚴重。開爾文探針分析結果為：腐蝕產物膜會提高合金的表面功函數值，涂層與塊體9.25%的孔隙率差值導致了50 meV的功函數差值；無論腐蝕前后，塊體非晶合金的功函數值都

7、比涂層的高。非晶涂層與塊體在1 mol/L H2SO4，1 mol/L和2 mol/L HCl中的電化學腐蝕結果為：塊體非晶的自腐蝕電位高于涂層，其腐蝕電流值比涂層小一個數量級，其維鈍電流密度也遠遠小于涂層，表現(xiàn)出了更強的耐蝕性。涂層孔隙的加入造成了更大的腐蝕傾向，使其更易于在腐蝕過程中得失電子，加速反應進行，造成兩者擬合電路的不同。涂層與塊體接近9.25%孔隙率差值導致了涂層的自腐蝕電位低于塊體，腐蝕電流密度高于塊體，在HCl溶液中兩