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减氧空气驱多元复配抗氧缓蚀剂的研制及其高温防腐性能
张宝;陈兰;何剑锋;王师;陈德飞;曾努;文国华;严华荣;[目的]针对减氧空气驱过程中井筒及地面管网在高温、高含氧环境下易发生严重腐蚀的问题,开展抗氧缓蚀体系的构建与性能研究,旨在开发一种能够在苛刻氧化环境中长期稳定工作的高效缓蚀剂。[方法]以P110钢为研究对象,依据SY/T 5273-2014标准,采用静态失重法考察氧化成膜剂、有机吸附剂及螯合剂的缓蚀性能,通过正交试验筛选最优配比,继而分析复配缓蚀剂在不同浓度、温度及氧分压下的防腐特性,并利用Langmuir吸附等温模型探讨其吸附机理。[结果]亚硝酸钠、三嗪硫酮与己二胺四甲叉膦酸具有优异的协同缓蚀作用,最优质量比为3∶3∶1。在120°C、溶解氧环境下,复配缓蚀剂添加量为1100 mg/L时,腐蚀速率为0.0683 mm/a,缓蚀率达94.3%。该复配缓蚀剂在50–120°C范围内性能稳定,氧分压≤0.3 MPa时仍能保持较高的缓蚀效率。Langmuir模型拟合表明该体系符合单分子层吸附特征。[结论]构建的“氧化膜+有机吸附+螯合阻垢”多功能复配缓蚀体系在高温、高含氧环境下能形成稳定致密的保护膜,显著抑制金属氧化腐蚀,为减氧空气驱条件下的防腐提供了新思路与试验依据。
钢表面Ni–Co镀层在强碱性电解液中的腐蚀行为与机理研究
侯雪雯;李明诗;刘岩;李建中;[目的]系统探讨热处理工艺(温度200–500 ℃、保温时间10 min与30 min)对碱性电池钢壳表面镍钴合金镀层耐腐蚀性能的影响机制。[方法]通过35% KOH溶液模拟碱性电池内部环境,采用动电位极化曲线测量、电化学阻抗谱(EIS)等技术评估镀层电化学行为。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等微观分析手段,表征了镀层结构演变与腐蚀机制。[结果]随着热处理温度升高,镀层发生再结晶与晶粒粗化,导致表面平整度降低。适量钴元素(7.5%)有助于形成致密微观结构,并促进元素分布均匀化。然而过高的温度或钴含量将加剧晶界形成,增大腐蚀敏感性。[结论]适量钴元素的引入,结合适宜的热处理,可显著提升镍钴合金镀层在碱性介质中的耐腐蚀性能。经400 ℃ × 30 min热处理后的镀层表现出最优的耐蚀性,其腐蚀电流密度最低、低频阻抗模值最高,归因于形成了更稳定、致密的表面钝化膜。本研究为碱性电池钢壳表面防护涂层的工艺优化提供了理论依据与实验支撑。
石墨烯/氧化铝/水性有机硅改性丙烯酸树脂导热散热涂层的制备及性能表征
令狐茂亚;贺若梅;杨辉帆;喻唯;兰伟;[目的]将氧化铝(Al2O3)和石墨烯(Ge)两种填料混合引入水性有机硅改性丙烯酸树脂(W)涂层,以提高其导热散热性能。[方法]探讨了不同氧化铝含量条件下添加石墨烯对水性有机硅改性丙烯酸树脂涂层力学、导热散热及耐温性能的影响。按相关国标测试了涂层的附着力、铅笔硬度及耐冲击性,用导热仪和热电偶测试了涂层的热导率和散热速率,对涂层进行热重分析,用场发射扫描电子显微镜考察了涂层的微观形貌。[结果]随着氧化铝含量增加,引入石墨烯能提升涂层的力学、导热散热及耐温性能。对于氧化铝含量为70%的水性有机硅改性丙烯酸树脂涂层,加入少量的石墨烯是有效果的,但添加过多会导致涂层性能变差。最佳石墨烯引入量约是0.4%,所得涂层的热导率为2.116 W/(m·K),与纯水性有机硅改性丙烯酸树脂涂层相比提升了近20倍。[结论]在一定的添加范围内,氧化铝和石墨烯作为混合填料可有效提供水性有机硅改性丙烯酸树脂涂层的力学和热学性能。
镍铝钨涂层的超音速喷涂工艺研究
赵理立;郑宏兵;孙福波;杨浩;彭建科;芦明阳;[目的]旨在研究超音速喷涂工艺参数对镍铝钨涂层喷涂效果的影响。[方法]通过调节煤油和氧气流量、喷涂距离、喷枪移动速率,分析了超音速喷涂对镍铝钨涂层喷涂效果的影响。[结果]煤油流量和氧气流量的增加可提高喷涂温度和速度,有助于提升喷涂合格率。喷涂有效距离随煤油流量和氧气流量的增加而增大,煤油流量和氧气流量混合比达到一定值后,单独增大氧气或煤油的流量不会改变有效喷涂的距离范围。喷枪移动速率过慢会导致焰流与基体接触时间过长,基体材料热量散发不及时会产生过热,涂层会产生分层。喷涂效果合格试样的结合强度和显微硬度均满足要求,且均有最佳的喷涂距离。随着氧气流量和煤油流量的增加,涂层结合强度和显微硬度均有所提升,同时在不产生涂层分层的情况下喷枪移动速率对涂层的结合强度与显微硬度影响不大。[结论]分析结果为镍铝钨涂层超音速喷涂提供了参考依据。
基于扁平状油凝胶微球的水性聚氨酯自修复防腐涂层制备及性能研究
黄希;郭浩平;崔锦灿;[目的]针对当前自修复涂层难以兼顾自主修复和高效修复,提出基于扁平状油凝胶的自修复防腐涂层。[方法]将制备的油凝胶微球(OMs)乳液加入水性聚氨酯(WPU)中,通过结合了原位搅拌的超声喷涂工艺,在碳钢表面制备了OMs/WPU复合涂层。表征了涂层的微观结构、自修复性能、耐蚀性能及附着力,通过有限元分析揭示其自修复机制。[结果]原位搅拌工艺实现了OMs在WPU中的均匀分布,OMs在涂层固化过程中从球状变为扁平状。在原位搅拌下制得的均匀OMs/WPU复合涂层经划伤5 min后就能完全自修复,经4次重复划伤-修复循环后其在3.5% NaCl溶液中的低频阻抗模值|Z|0.01 Hz仍保持在1010 Ω·cm2量级以上。对于修复过的均匀OMs/WPU复合涂层,其在3.5% NaCl溶液中浸泡13 d后的|Z|0.01 Hz仍维持在109 Ω·cm2以上。有限元分析结果表明,扁平状OMs有更优的协调变形能力,使复合涂层中的树脂在剪切或压缩载荷下的平均应力较WPU涂层分别降低75%和93%,显著缓解了涂层受外力作用时的应力集中,降低了基体损伤程度,从而有利于自修复。[结论]该基于扁平状油凝胶的新型自修复防腐涂层具有快速、多次自主修复性能,为自修复涂层的研制和机理研究提供了重要参考。
面向售后维修的一体式发光保险杠耐候色差基准研究与应用
夏文科;刘帮毅;苏英霞;王岛;孙波;朱大旭;[目的]针对一体式发光保险杠售后维修中“无标准、难配色”的行业痛点,本研究首次系统构建基于耐候老化动力学的色差梯度基准数据库,建立“老化时间–色差–颜料类型–视角依赖”四维映射模型,为精准维修提供可量化、可借鉴的科学依据。[方法]选取冰晶白(纯色漆)、极光蓝(金属漆)、墨玉黑/磁性灰/夏夜蓝(无机颜料色漆)、马尔斯红/冰岛灰(有机颜料色漆)等7类典型涂装体系,在氙灯老化箱中进行加速老化,以CIELAB颜色空间的色差ΔE为响应变量,每300 h采集25°、45°和75°角的色差数据,结合颜料类型、树脂降解阶段与光散射机制进行多尺度关联分析。[结果]纯色漆的色差与老化时间呈一级动力学关系;金属漆的色差呈现显著的角度依赖性,25°与75°的色差比由初始的1.5扩大至2.5,这源于铝粉有序–无序相变与树脂微裂纹的正反馈耦合;无机颜料体系的色差增幅小于0.5,耐候性稳定,可单梯度维修;有机颜料体系和金属体系则需3–4个梯度色板以覆盖10年使用周期。[结论]本研究首次提出“耐候色差梯度维修基准”(W-CGRB),建立“颜料类型–老化阶段–色差阈值–维修策略”四维决策树,实现售后维修从“经验配色”向“数据驱动”的范式转变,为汽车外饰件全生命周期服务提供可量化、可推广的行业新标准。
WC–10Ni5Cr与Cr3C2–25NiCr涂层微观组织及磨损性能的
周夏凉;骆仁智;徐群飞;陈小涵;毛鹏展;陈利斌;左都云;[目的]为研究WC-10Ni5Cr与Cr3C2-25NiCr涂层的耐磨性能。[方法]采用超音速火焰喷涂技术制备了WC-10Ni5Cr和Cr3C2-25NiCr金属陶瓷涂层,考察了涂层的孔隙率、显微硬度及摩擦磨损性能。[结果]两种涂层均呈现致密的金属陶瓷复合结构,组织结构致密且无明显层状特征。其中WC-10Ni5Cr涂层孔隙率较低(0.69%),Cr3C2-25NiCr涂层为0.93%。力学性能测试表明,WC-10Ni5Cr涂层显微硬度达1253.3 HV0.2,其耐磨性(磨损量比1:52)显著优于Cr3C2-25NiCr涂层(1121.5HV0.2,磨损量比1:30.28)。[结论]磨损机理分析显示,两种涂层均以磨粒磨损为主,但WC-10Ni5Cr涂层主要表现为切削犁沟和少量硬质相脱落,而Cr3C2-25NiCr涂层则呈现周期性切削和硬质相疲劳破碎特征。WC-10Ni5Cr涂层具有更优异的综合性能。
耐候钢锈层加速稳定化技术及锈层演化机理研究
于强;王然然;台佳楠;史根豪;李守华;张志强;[目的]为解决耐候钢锈层生长缓慢、初期锈液流挂等问题,本文主要开发和研究了一种稳定剂处理的新型耐候钢锈层稳定化处理技术。[方法]稳定剂主要是由成膜剂和喷淋剂组成。其中,成膜剂主要是由凝胶剂(单宁酸)和成膜剂(硫酸盐)组成的水溶液,喷淋剂主要是由促进剂(硫酸盐)和侵蚀剂(氯化钠+少量氟化钠)组成的水溶液。采用实验室加速腐蚀实验,分别对Q550NH耐候钢进行周期水处理和稳定剂处理的锈层稳定化操作。[结果]与周期水处理相比,经稳定剂处理7天后,在耐候钢表面可形成完整、均匀的锈层,缩短了锈层稳定化周期,并且锈层中α-FeOOH相对含量明显提高,形成了相对稳定的锈层。同时,经稳定剂处理后较水处理的锈层自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度降低,耐蚀性得到提高。[结论]因此,采用稳定剂进行稳定化操作可使钢材表面可发生均匀腐蚀,加快γ-FeOOH向α-FeOOH转化,从而提升锈层耐蚀性。