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316L不锈钢表面电镀钯镍合金膜层在高温非氧化性介质中的耐蚀性能研究

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摘要

符号说明

第一章 文献综述

1.1 不锈钢

1.1.1 不锈钢材料简介

1.1.2 不锈钢的耐蚀性能

1.1.3 不锈钢在含氯离子酸性溶液中的腐蚀

1.2 不锈钢的腐蚀防护技术

1.2.1 电化学防护技术

1.2.2 不锈钢基体里添加合金元素

1.2.3 不锈钢表面改性技术

1.3 不锈钢在高温非氧化性酸性环境中的耐蚀性能

1.4 电沉积钯膜的制备

1.4.1 电镀钯膜的制备技术

1.4.2 钯合金膜研究进展

1.4 论文的选题、目的及意义

1.5 主要研究内容

第二章 实验方法

2.1 实验材料

2.2 镀层制备工艺

2.3 镀层性能测试方法

2.3.1 表面形貌观察以及成分分析

2.3.2 电化学性能测试

2.3.3 腐蚀失重实验

2.3.4 X射线光电子能谱分析

2.3.5 XRD分析

2.3.6 显微硬度测试

2.3.7 附着力测试

2.3.8 膜层厚度测试

2.3.9 膜层孔隙率测试

第三章 316L不锈钢表面电镀Pd-Ni合金膜在高温稀硫酸中耐蚀性能的研究

3.1 前言

3.2 Pd-Ni合金膜的制备

3.3 Pd-Ni合金膜的表面形貌、组织和构成

3.3.1 Pd-Ni镀层的表面形貌

3.3.2 膜层元素分析

3.3.3 XPS测试

3.3.4 X射线衍射分析

3.4 Pd-Ni合金膜在高温非氧化体系中的耐蚀性能研究

3.4.1 腐蚀失重实验

3.4.2 极化曲线测试

3.4.3 交流阻抗测试

3.5 Pd-Ni合金膜在80℃0.5 mol·L-1 H2SO4+2 ppm F-环境中耐蚀性能研究

3.5.1 极化曲线测试

3.5.2 交流阻抗测试

3.5.3 腐蚀失重实验

3.6 结论

第四章 Pd-Ni合金膜在模拟维纶醛化液中的耐蚀性能研究

4.1 腐蚀失重实验

4.2 极化曲线测试

4.3 交流阻抗测试

4.4 结论

第五章 316L不锈钢表面电镀Pd-Ni/Pd复合膜层在有搅拌条件下的高温稀硫酸中耐蚀性能研究

5.1 前言

5.2 Pd-Ni、Pd膜层制备工艺

5.3 Pd-Ni/Pd复合膜层表面形貌及成分结构分析

5.3.1 膜层表面形貌以及成分分析

5.3.2 XPS分析

5.3.2 硬度测试

5.3.3 膜层结合力测试

5.4 Pd-Ni、Pd、Pd-Ni/Pd复合膜层腐蚀行为研究

5.4.1 失重实验

5.4.2 极化曲线

5.4.3 孔隙率测试

5.5 结论

第六章 总结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

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摘要

不锈钢表面存在一层致密的钝化膜,使得它在多数介质中具有良好的耐蚀性。但在高温非氧化介质中,如高温稀硫酸,不锈钢表面的钝化膜发生溶解,并且由于高温环境下介质中氧含量不足,钝化膜的破坏难以修复,使得不锈钢发生腐蚀。在实际生产过程中,设备不可避免的会发生腐蚀,采取有效的方法对生产设备加以保护,一直是科研人员主要的研究方向。对于不锈钢在硫酸中的腐蚀行为,前人进行了大量的研究。有研究发现在不锈钢表面电镀钯及其合金,能够提高不锈钢的表面电位,从而提高不锈钢在高温硫酸中的耐蚀性能。本文通过对316L不锈钢表面电镀钯镍合金镀层处理后,在高温稀硫酸体系、维纶生产中醛化液体系以及质子交换燃料电池工作环境体系中的耐蚀性能进行了研究。
   通过浸泡失重实验和电化学研究等手段,对高温稀硫酸体系中,316L不锈钢及316L不锈钢表面电沉积钯镍镀层的腐蚀行为作了详细研究。结果表明,不锈钢表面经过电沉积钯镍合金镀层后在三类高温稀硫酸体系中的腐蚀速率明显下降了三个数量级以上,耐蚀性能有显著提升。并对含有不同浓度氯离子的高温稀硫酸体系进行了研究。结果发现,电镀钯镍合金镀层在含氯离子介质中的耐蚀性随着氯离子浓度的增加发生了一定程度的下降,但相对不锈钢而而言,其耐蚀性仍然保持在较高的水平。
   本文同时研究了在316L不锈钢表面电沉积Pd-Ni/Pd复合膜层的性能。与纯钯膜层相比,该膜层的具有更高硬度和附着力。并研究了Pd-Ni/Pd复合镀层在存在搅拌及含有氯离子的沸腾稀硫酸中的耐蚀性。结果表明,复合镀层比纯钯镀层和钯镍合金镀层在含有氯离子的沸腾稀硫酸中的耐蚀性有所提高。在添加搅拌的情况下,复合镀层的耐冲蚀能力更加优秀,耐蚀性比单层钯镍镀层提升了四个数量级。可见,Pd-Ni/Pd复合膜层能够有效的改善不锈钢的耐蚀性能。

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