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不锈钢化学转化膜耐蚀性能的研究

谈华平  
【摘要】: 化学着色法是制备不锈钢化学转化膜的主要方法。化学着色法的优点是着色工件的形状可以很复杂,而且得到的转化膜颜色均匀,但是较难控制的是颜色的重现性。目前对于化学着色法这方面的研究工作基本上是在INCO法的基础上进行一些改进,着色溶液的成分为:CrO_3 200~300g/L,H_2SO_4 250~500g/L,温度80~90℃。不锈钢浸在着色溶液中,表面就会被氧化形成铬、铁、镍的氧化物,颜色也随着表面膜厚度的改变而变化。着色过程中不锈钢的表面电位会随时间发生变化,转化膜呈现的颜色与着色电位差有一定的对应关系,控制一定的电位差可得到相应颜色的转化膜。化学转化膜比不锈钢基体具有更强的耐蚀性,不同颜色的转化膜耐蚀性能也不同,这和膜层的结构和元素含量分布有关。 本文在对其他研究者的研究结果进行综合和总结的基础上,主要进行了以下内容的研究: (1) 用化学着色法,在CrO_3-H_2SO_4着色溶液中加入适当的添加剂,对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了表面着色处理研究。确定了化学转化膜耐蚀最优工艺:着色溶液CrO_3 250g/L、H_2SO_4 270ml/L、添加剂20g/L,着色温度50℃,时间30min。添加剂的加入加快了着色过程,使工艺温度降低了30~40℃。 (2) 测量了着色过程中不锈钢的电位—时间曲线,研究了添加剂浓度和温度对着色过程的影响。根据着色电位-时间曲线得到了多种颜色转化膜的电位差范围,确定了着色时间—转化膜电位差—转化膜颜色的对应关系。通过控制一定的电位差即可得到相应颜色的转化膜,提高了化学着色法工艺的色彩重现性。 (3) 采用动电位极化法研究不锈钢化学转化膜的电化学稳定性;用光电子能谱(XPS)分析法和辉光光谱(GDOES)分析法对金黄色和蓝色转化膜层进行元素和结构对比分析,对两者耐蚀性能的差异进行了研究。 (4) 利用扫描电镜(SEM)观察转化膜点蚀源和蚀坑形貌及用电子能谱进行元素成分分析;用X射线衍射仪(XRD)定性定量分析点腐蚀产物组成,对转化膜点腐蚀机理进行了初步的探讨和研究。本文在此基础上提出了不锈钢化学转化膜点腐蚀发展模型。


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