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《北京石油化工学院》 2018年
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氧化铬阻氢渗透涂层的制备及其性能研究

杨远航  
【摘要】:在储氢及核聚变环境中,氢及其同位素会在基材表面产生渗透作用。氢渗透往往会造成氢脆等危害,轻者影响材料性能,造成仪器可靠性降低;重者导致安全事故频发,包括人员伤亡和环境污染等。为了减缓上述危害的产生,通常在基材表面生长一层或多层阻氢涂层来阻止氢渗透行为。本文研究了氧化铬阻氢涂层的制备方法,并采用多种检测手段,对不同方法制备的氧化铬涂层的性能进行了评估,最终确定了制备氧化铬涂层的优选方案。首先,对不同方法制备的氧化铬涂层渗氢前后的表面性能进行了表征,包括:采用金相显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜等对不同方法制备的涂层的表面形貌进行观察;采用X射线衍射技术及拉曼衍射技术对不同涂层的物相进行了分析、对比;采用X射线光电子技术对不同方法制备的氧化铬涂层的表面化学状态进行了测试;采用俄歇电子技术对不同涂层元素含量随深度变化进行了测试;采用紫外分光光度计及光致发光技术对不同涂层的缺陷及禁带进行了测试。其次,对不同方法制备的氧化铬涂层渗氢前后的宏观电化学性能进行分析。最后,为了进一步验证不同方法制备的氧化铬涂层渗氢前后的电化学性能,采用微区扫描系统测试了涂层的表面功函和表面微区腐蚀电流密度等。结果显示:水等离子体环境下形成的氧化铬涂层不仅表面最致密,而且粗糙度最小;不同涂层的主相均为Cr_2O_3,水等离子体氧化铬涂层主相结晶度最高;水等离子体氧化铬涂层表面高价铬含量最少,涂层缺陷能级最少且厚度最小;水等离子体氧化铬涂层的表面完整性及绝缘性最佳,相应的开路电位最高;水等离子体氧化铬涂层宏观腐蚀电流密度在测试范围内始终最低,涂层表面腐蚀程度最弱;水等离子体氧化铬涂层自腐蚀电流及腐蚀速率最低,交流阻抗最高,涂层隔绝离子与基板接触的性能最佳;水等离子体氧化铬涂层具有较高的表面功函,显示该涂层具有最佳的稳定性能。
【学位授予单位】:北京石油化工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TG174.4

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