基于等离子电解碳氮共渗的水滑石复合渗层制备及耐蚀性能研究
2025-01-14 11:35:44 作者:材料保护 来源:武汉材料保护杂志社有限公司 分享至:

 

 

基于等离子电解碳氮共渗的水滑石复合渗层制备及耐蚀性能研究

 

杨卓林1   翟彦博1   曾舜柯1   彭和1   乐春鹏1   魏子伟2

1.西南大学工程技术学院

2.河套学院机电工程系

 

 

 

核心观点

以退火后的20钢为试验对象,以等离子电解碳氮共渗过程中形成的微纳孔洞为容器,并负载镁铁水滑石(Mg-Fe-LDHs)作为缓蚀剂,着重探讨了Mg-Fe-LDHs对20钢腐蚀性能的影响。首先,以甲酰胺为碳氮源KCl为导电盐,与去离子水混合形成电解液;然后在220 V直流脉冲电压下处理9 min获得碳氮共渗层(简称PEC/N试样);随后,将PEC/N试样放入由尿素溶液、MgSO4溶液与Na2CO3溶液构成的Mg-Fe-LDHs前驱体溶液中,在140 ℃恒温环境下水热晶化10 h获得复合渗层(简称PEC/N-LDHs试样)。随后通过显微硬度计、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学测试分析了复合渗层的不同性能表现。

 

Highlight

1 通过PEC/N处理,在20钢表面制备了约20 μm厚的碳氮共渗层;并通过水热法在共渗层表面原位负载了Mg-Fe-LDHs, 复合渗层厚度基本不变。

2硬度测试显示,PEC/N渗层硬度可达880 HV,比基体提高了4.6倍。在负载Mg-Fe-LDHs后,复合渗层硬度基本不发生变化。

3观察SEM形貌、分析XRD谱得到:20钢在经过PEC/N处理后,表面生成了较多的铁碳化物与铁氮化物;Mg-Fe-LDHs成功通过水热法在PEC/N渗层表面原位生长,呈片状结构。

4耐蚀性测试结果表明:负载Mg-Fe-LDHs的PEC/N-LDHs试样,相比PEC/N试样与20钢,既提高了腐蚀电位,又控制了腐蚀电流密度的变化,整体阻抗模值也有显著提高,耐蚀性也相应提高。

 

 

 论文图片

PEC/N-LDHs复合渗层制备步骤

 

 

 

试样截面显微硬度测试结果

 

 

 

试样从表面到心部截面取点硬度变化趋势

 

 

 

PEC/N试样截面SEM形貌

 

PEC/N试样截面EDS线扫描结果

 

 

 

PEC/N试样表面的SEM形貌

 

 

 

PEC/N-LDHs试样表面的SEM形貌

 

 

 

20钢、PEC/N、PEC/N-LDHs试样的XRD谱

 

 

 

PEC/N-LDHs复合渗层的形成过程

 

 

 

20钢、PEC/N、PEC/N-LDHs试样的极化曲线

 

 

 

20钢、PEC/N、PEC/N-LDHs试样EIS谱

 

 

 

试样的等效电路

 

 

 

试样在NaCl溶液中腐蚀1 h后的SEM形貌

 

 

表格数据

试样的腐蚀电位与腐蚀电流密度

 

 

 

等效电路拟合结果

 

 

 


引文格式


杨卓林,翟彦博,曾舜柯,等. 基于等离子电解碳氮共渗的水滑石复合渗层制备及耐蚀性能研究[J]. 材料保护, 2024, 57(11): 1-9, 38.

YANG Zhuolin, ZHAI Yanbo, ZENG Shunke, et al. Study on the Preparation and Corrosion Properties of Hydrotalcite Composite Permeation Layer via Plasma Electrolytic Carbonitriding[J]. Materials Protection, 2024, 57(11): 1-9, 38.

DOI: 10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0243.

 

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