2023年, 第56卷, 第11期　刊出日期：2023-11-15

  

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试验研究
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  冷喷涂Al6061/SiC复合涂层的制备及性能研究

  邓碧欣, 孙澄川, 何超, 卢静

  材料保护. 2023, 56(11): 1-13. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0257

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  为提高铝合金在实际应用过程中的服役寿命和可靠性，常需在表面制备涂层以提高其耐磨及耐腐蚀性能。采用不同种类的SiC粉末，利用冷喷涂工艺在Al7075合金基体表面制备了Al6061/SiC复合涂层，并探究了SiC含量和粒径对涂层微观组织、磨损性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：添加不同种类SiC颗粒所制备的Al6061/SiC复合涂层均致密；相同SiC比例下，黑SiC所制备的涂层硬质颗粒含量最高，在10 N载荷下磨损率最低，但涂层的耐腐蚀性能相近；Al6061与黑SiC以不同质量比所制备的涂层中，涂层磨损率随着SiC比例的增加呈现先减小后增加的变化趋势，比例为3∶7的涂层硬质颗粒含量最高(57.5%),磨损率最低[1.787 6×10^-4 mm³/(N·m)],但其耐腐蚀性能不如其余比例的涂层；将黑SiC筛分得到15～30μm和>30μm 2种粉末，将Al6061分别与这2种粉末按照3∶7质量比混合，所制备的涂层磨损性能均不如原始粉末，但耐腐蚀性能均优于原始粉末，其中混合15～30μm黑SiC所制备涂层的腐蚀电流密度为9.59×10^-5 A/cm²。
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  高Cl^-环境对富铝磷酸盐涂层腐蚀行为的影响

  胡红旺, 李全德, 郭维华, 郭龙蔚, 戴君, 李定骏, 倪荣, 隆彬, 巩秀芳, 孟惠民

  材料保护. 2023, 56(11): 13-22. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0258

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  为研究高Cl-环境对富铝磷酸盐涂层腐蚀的影响,采用开路电位、动电位极化、电化学阻抗谱等电化学测试方法,并结合扫描电镜、激光共聚焦显微镜,分析了磷酸盐涂层在高Cl-环境下的腐蚀行为。结果表明:富铝磷酸盐涂层具有双层结构,涂层内磷酸盐包裹Al粉使其具有良好的屏蔽性能;随着溶液中Cl-浓度的升高,其腐蚀倾向和腐蚀速率均增大,涂层的耐蚀性下降;富铝磷酸盐涂层在低浓度Cl-时首先在裂纹和缺陷处发生腐蚀,随着Cl-浓度的升高磷酸盐发生腐蚀时,外表面和涂层中的Al粉发生脱落并形成腐蚀坑,腐蚀坑趋于向外扩展并增大,加速涂层和基体的腐蚀。
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  Al含量对Cu-Ni系粉末冶金合金耐蚀性能的影响

  常延丽, 洪实, 张思瑶

  材料保护. 2023, 56(11): 23-29. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0259

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  为了提高Cu-10Ni合金的耐腐蚀性能,利用粉末冶金法在传统Cu-10Ni合金的基础上添加不同比例Al元素,制备得到系列Cu-Ni-Al合金。通过扫描电子显微镜、静态全浸腐蚀试验和电化学测试,研究了Al添加量和Cl-浓度对Cu-Ni-Al合金耐蚀性能的影响。结果表明,放电等离子烧结(SPS)可以制备出致密性、硬度、电导率等综合性能优良的Cu-Ni-Al合金。Cu-Ni-Al合金在NaCl腐蚀介质中长时间浸泡,合金表面逐渐形成含有Cu2O的腐蚀保护膜,同时Cu2O保护膜外层会与腐蚀介质中的Cl-发生进一步反应,形成一层Cu2(OH)3Cl产物膜,进而于合金表面形成Cu2O和Cu2(OH)3Cl双层膜结构。Al含量相同时,随着腐蚀液中Cl-浓度的提高,合金腐蚀逐渐加剧,表明在一定范围内Cl-浓度的提升会促进腐蚀。
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  化学气相渗透法制备C/C-SiC复合材料及其抗冲击性能研究

  丁思源, 刘贵民, 刘振, 许忠良, 王德龙

  材料保护. 2023, 56(11): 30-35. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0260

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  为了研究不同碳纤维原丝数量对C/C-SiC复合材料抗冲击性能的影响,采用两步化学气相渗透法(CVI)对不同碳纤维原丝数量(K)的2.5D碳纤维针刺预制体进行陶瓷基体致密化,得到2种C/C-SiC复合材料(3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC)。采用体积法和压汞仪测定了2种C/C-SiC复合材料的密度和开孔孔隙率。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱(EDS)分析等表征手段对C/C-SiC复合材料的结构和形貌进行表征。结果表明,碳纤维原丝数量对C/C-SiC复合材料的结构与性能均有较大影响。采用两步CVI工艺制备的C/C-SiC复合材料,热解碳(PyC)和碳化硅(SiC)都能均匀沉积在2种碳纤维表面,3K,12K碳纤维2.5D针刺预制体增重分别约30%和25%,3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC复合材料的密度分别约为0.89,0.74 g/cm3,开孔孔隙率分别约为52.87%和56.53%,是由于3K碳纤维2.5D针刺预制体的纤维含量低,密度小,孔隙率大,沉积在纤维表面的PyC和SiC更多,同时SiC的密度大于C的密度,从而使得3K-C/C-SiC复合材料的密度较大,孔隙率较小。通过对2种C/C-SiC复合材料的结构和形貌进行表征发现3K-C/C-SiC,12K-C/C-SiC复合材料中SiC含量分别约为27.2%和11.1%,C含量分别约为72.8%和88.9%,单根纤维束中PyC层厚度分别约为2.162,2.145 μm,SiC层分别约为1.890,1.284 μm;3K-C/C-SiC复合材料SiC含量更高、C含量较低,这是由于3K碳纤维2.5D针刺预制体的碳纤维含量较低,孔隙率较大,从而能使更多的PyC和SiC沉积在碳纤维表面。经抗冲击测试测得到3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC复合材料的冲击韧性分别约为25.624,14.310 kJ/m2,吸收功分别约为1.52 J和1.09 J。通过摆锤式冲击试验结果发现,3K-C/C-SiC复合材料的抗冲击性能要优于12K-C/C-SiC复合材料,其优良的抗冲击性能主要是因为3K-C/C-SiC复合材料表面的SiC层更厚,使其断裂需要更多的断裂功,PyC具有良好的韧性,能够提高纤维的抗冲击性能,同时3K碳纤维预制体的韧性要优于12K碳纤维预制体,因此断裂3K-C/C-SiC中的纤维束需要更多的断裂功。
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  改性耐温有机硅涂层的制备与防腐性能研究

  马勇

  材料保护. 2023, 56(11): 36-44. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0261

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  为了提升甲基苯基硅涂层的防腐性能,通过引入其他有机树脂增大交联度和采用纳米粒子填补涂层内部缺陷的方法来提高耐蚀性。通过氨基硅烷APTES与环氧树脂E51或酚醛环氧树脂F51的预聚反应制备硅烷化环氧树脂,之后将其与甲基苯基硅树脂物理共聚以实现对有机硅树脂的改性,并在其中加入纳米镁铝水滑石或纳米TiO2/SiO2作为填料。结果表明:使用硅烷化环氧树脂、硅烷化酚醛环氧树脂对甲基苯基硅树脂进行改性使其耐热性分别下降11.4%,5.6%,附着力分别提升16.3%,25.3%,耐蚀性均提升40%以上。添加1.6%纳米TiO2/SiO2填料使有机硅树脂涂层耐热性提升2.8%,耐蚀性提升30%左右。15% 纳米镁铝水滑石填料的加入使涂层耐热性下降16.6%,耐蚀性提升20%左右。
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  含铜430不锈钢在模拟生理盐水环境下的耐蚀性能研究

  闫星宇, 邹德宁, 李苗苗, 张英波, 李雨浓

  材料保护. 2023, 56(11): 45-52. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0262

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  为研究含Cu 430不锈钢在生理盐水环境下的腐蚀行为,采用电化学测试方法研究了含Cu 430铁素体不锈钢在模拟生理盐水(质量分数0.9%NaCl)溶液中的耐蚀性能,同时,利用Mott-Schottky曲线和X射线光电子能谱(XPS)对钝化膜的半导体特性和表面成分进行了表征,并借助扫描电镜(SEM)观察了电化学腐蚀后的表面形貌。结果表明,在0.9%的NaCl溶液中,不含Cu和含1.57%Cu(质量分数)的430铁素体不锈钢表面均产生了钝化膜。与不含Cu相比,含1.57%Cu的不锈钢耐蚀性降低。Cu元素对430铁素体不锈钢钝化膜中Cr2O3的形成有抑制作用,从而提高了钝化膜中的缺陷密度。加入Cu元素后,430铁素体不锈钢点蚀坑主要分布在富铜相附近,富铜相破坏了钝化膜的连续性,致使耐蚀性下降,不锈钢表面形貌破坏程度增大。
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  低温下N80钢油套管冲击韧性和断口特征研究

  邢希金, 刘婉颖, 武广瑷, 周定照, 张智

  材料保护. 2023, 56(11): 53-62. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0263

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  为了明确低温条件下油套管N80钢的韧性变化规律,利用示波冲击仪对N80钢油套管材料进行不同温度(25、0、-20、-40 ℃)条件下的示波冲击试验,采用SEM观察N80钢冲击试样断口形貌,研究了不同温度条件下N80钢的韧脆特性及断口裂纹扩展特征。结果表明:N80钢的冲击功随温度降低而减小,裂纹扩展功与冲击功的比值随温度升高先减小后增大再减小,起裂功与冲击功的比值随温度升高先增大后减小再增大。断口形貌分析表明,裂纹萌生及扩展的断口特性与力-位移示波冲击曲线反映出的断裂特性一致。25 ℃时,断口面可见裂纹稳态扩展阶段,起裂区断口为韧窝状韧性断裂;0 ℃时稳态扩展过程短,温度降至-20 ℃和-40 ℃时显示出解理脆性断裂特征。-20 ℃时为韧性和脆性断裂特征,-40 ℃时完全脆性化,N80钢组织中所含贝氏体和块状铁素体加剧其低温脆性断裂。
工艺探讨
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  低碳WC-12Co涂层制备工艺参数优化及熔锌腐蚀性能研究

  王韶毅, 邱晓来, 王群

  材料保护. 2023, 56(11): 63-68. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0264

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  为优化镀锌沉没辊表面涂层的抗熔锌腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体上制备了低碳WC-12Co涂层,并设计了4因素3水平[L9(34)]正交试验对喷涂工艺进行了优化,分别对低碳WC-12Co涂层的相结构、显微组织、孔隙率、结合强度和抗熔锌腐蚀性能进行了测试。结果表明:喷涂工艺参数的变化对涂层的相结构的影响很小,但对涂层的孔隙率影响显著,喷涂工艺参数中各因素对涂层孔隙率的影响按从大到小排列顺序为:煤油流量>喷涂距离>送粉率>氧气流量。获得最低孔隙率WC-12Co涂层喷涂工艺参数如下:煤油流量为26.5 L/h,氧气流量为55.2 m3/h,送粉率为60 g/min,喷涂距离为326 mm,在这一参数下制备的高致密度的低碳WC-12Co涂层对熔融的锌液能起到很好的隔离作用,适合用于镀锌沉没辊的表面防护。
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  固体氧化物电解池连接板La掺杂Mn-Co尖晶石涂层的制备及性能评价

  吴建迪, 王强, 卢林, 任衍伦, 杨雁, 孙兆松, 郭土, 王红涛, 张莉

  材料保护. 2023, 56(11): 69-76. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0265

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  固体氧化物电解池的金属连接板长期处于中高温环境(600～800 ℃)中,表面氧化严重使得电解池内阻增大,且金属基体的Cr挥发导致电极的电化学活性降低,二者共同作用导致电解池性能衰减严重。针对上述问题,采用电泳沉积法在商用SUS430金属基体上制备了Mn-Co涂层和Mn-Co-La涂层,再采用先后在中性气氛(950 ℃,N2)和氧化气氛(825 ℃,空气)条件下烧结的工艺,获得了牢固且致密的Mn-Co涂层和Mn-Co-La涂层。研究了烧结气氛和La元素掺杂对涂层性能的影响,分别利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪、四探针电阻率测试仪测试了涂层的形貌、物相组成、元素分布、面比电阻。结果表明:通过电泳共沉积掺杂微量纳米La2O3制备的涂层的晶粒更加均匀、细化,有效抑制了高温N2烧结过程中基体Fe-Cr的溢出。750 ℃下300 h的氧化循环试验结果表明,与基体相比,本工作提出的烧结工艺有利于提升涂层的抗氧化性能,且La掺杂的涂层性能更优。La元素的掺杂有效减缓了基体中的Cr挥发,面比电阻更低且稳定,提高了Mn-Co尖晶石涂层的抗高温氧化性能。
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  H13钢激光淬火与离子渗氮复合工艺研究

  曹驰, 骆卫东, 李虎林, 陈志林, 罗丽萍, 陈贤武

  材料保护. 2023, 56(11): 77-87. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0266

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  为了提高热作模具钢的表面性能,研究了激光淬火、离子渗氮以及激光淬火/离子渗氮复合处理工艺对H13钢改性层的摩擦磨损性能和耐蚀性能的影响及影响机理。采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等设备对不同工艺热处理试样表面形貌、表面化学成分以及微观组织进行表征。结果表明:复合处理工艺可以显著改善改性层的摩擦磨损性能,提高材料表面的耐蚀性。和单一激光淬火和单一渗氮处理相比,复合处理后改性层的平均摩擦系数明显降低,自腐蚀电位明显提高,表明复合处理后改性层的耐磨性显著增加,耐蚀性明显提升。
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  纳米氧化铝修饰及其增强水性丙烯酸涂料物理性能的研究

  李明华, 高杰, 蒋东明, 俞书军, 杜志强

  材料保护. 2023, 56(11): 88-93. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0267

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  为了增强水性丙烯酸树脂涂料的物理性能，在超声波作用下，通过调控抗沉型分散剂的质量分数，成功制备出一种绿色改性的水性纳米氧化铝分散体，对水性纳米氧化铝分散体进行了表征，并对分散体复合市售水性丙烯酸树脂涂料进行了物理性能测试。结果表明：在分散剂质量分数为0.50%,超声波分散时间为0.5 h的条件下，制备的水性纳米氧化铝分散体的储存稳定时间大于90 d;在市售水性丙烯酸树脂涂料中添加质量分数为4%的水性纳米氧化铝分散体后，涂层的耐磨转数从小于5 r增大到15 r以上，抗刮载荷从1.10 kg增大到2.00 kg。
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  2024铝合金表面预处理与水性环氧清漆协同防腐作用的配套性探究

  朱奕弢, 刘平平, 蒋锋, 方杰, 王瑶, 季世超, 何卫, 汤超, 刘东, 周勇

  材料保护. 2023, 56(11): 94-101. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0268

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  为了明确在铝合金表面涂装水性环氧清漆之前进行磷化、阳极氧化和硅烷化预处理对整个涂层体系的防腐作用的影响,在2024铝合金表面分别进行锌系磷化、电化学阳极氧化和环氧基硅烷化3种预处理,然后分别在经过上述预处理的铝合金表面涂装水性环氧清漆,采用扫描电镜、X射线衍射仪、附着力测试仪、X射线光电子能谱仪、电化学工作站对3种体系分别进行微观形貌、物相成分、附着力、化学成分、电化学阻抗谱等测试表征,比较了3种表面预处理对水性环氧清漆涂层对铝合金基体的防腐作用的影响,探究了铝合金表面3种预处理与水性环氧清漆涂层协同防腐作用的配套性。结果表明:3种预处理都可以改善水性环氧清漆涂层对铝合金基体的防腐作用,与涂层协同防腐作用配套性的预处理表现优劣为环氧基硅烷化>电化学阳极氧化>锌系磷化,3种预处理与水性环氧清漆涂层的协同防腐作用配套性与磷化膜、阳极氧化膜和硅烷膜的微观结构、化学成分及其与铝合金基体的界面结合形式密切相关。
综述
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  电火花沉积在金属耐磨防腐领域的应用研究进展

  张孟卓, 姚利松, 何星

  材料保护. 2023, 56(11): 102-117. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0269

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   电火花沉积技术是一种基于导电材料对金属表面进行强化与修复的制造工艺,已广泛应用于工模具制造、航空汽车等领域。为了延长金属制品的使用寿命,提高金属表面的耐磨防腐性能,研究者利用电火花沉积技术对其表面做了改善。简要介绍了电火花沉积技术;重点对该技术在黑色金属(钢铁材料)和有色金属(镁、铝、钛、铜及其合金)耐磨防腐领域中的应用进行了综述。最后指出了电火花沉积在金属表面制备改性涂层中存在的不足之处,并对其未来发展方向做了展望。
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  改善硬质电镀铬层特征网纹结构的方法及研究进展

  胡波, 闫晓锋

  材料保护. 2023, 56(11): 118-125. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0270

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  电镀铬层因具有较高的硬度以及较低的摩擦系数,常用于提高零部件耐磨性以延长产品使用寿命, 但因其特殊的网纹结构带来的气密性低以及耐蚀性差等不利影响,限制了镀铬层的使用范围。就如何改善铬层网纹结构的方法以及研究现状进行了总结及分析,综述了前处理、电镀液成分、电镀参数、添加剂及柔性技术等影响铬层网纹结构的因素;采用滚压、金刚石超精碾压及封孔技术等后处理改善网纹结构的方法在解决实际工程化问题的应用情况;以及利用共沉积技术制备网纹复合铬层和将激光表面织构技术引入对镀铬层网纹微结构设计等方面的研究进展。
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  铜电积的节能增效措施研究进展

  谢雄辉, 陈帮耀, 陈步明, 黄惠, 郭忠诚, 郭俊

  材料保护. 2023, 56(11): 126-138. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0271

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  湿法炼铜的目标是以最低的能源消耗和最高的电流效率生产高品质的阴极铜,如何达成这一目标便成为研究的重点。阳极材料是阳极过电位、电流效率、阴极铜品质的重要影响因素,节能阳极的开发对铜电积工业具有重要的现实意义,其中在铅合金阳极中引入Ag、Ca、Co、RE等合金元素可提升铅合金的机械强度,抑制铅的溶解,提升电催化活性和耐腐蚀性能;在导电基底上制备具有优良导电性和催化活性的β-PbO2、IrO2-Ta2O5、TiB2/β-PbO2、Co3O4等活性层的复合阳极,可提升阳极的耐腐蚀性能,降低析氧过电位;石墨、具有三维结构的铅以及复合PANI/Co3O4可以提高阳极的活性比表面积,提升电流效率;调整电解液中铜酸比例为0.25～0.30、添加古尔胶、硫脲、Co2+也可以提升阳极性能和改善阴极铜品质;此外通过优化电解液温度、极板间距等工艺条件也会影响阳极的寿命和催化活性。主要从析氧阳极的开发、溶液体系调整以及工艺参数优化等3个方面对湿法炼铜节能措施进行介绍,最后,对铜电积节能的发展方向进行了展望。
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  腐蚀监测技术在高压直流干扰埋地管道领域的应用现状

  胡上茂, 刘青松, 刘刚, 邓军, 贾磊, 张义, 陈伟, 蔡汉生

  材料保护. 2023, 56(11): 139-148. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0272

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  为更好地了解高压直流接地极单极运行对管道的腐蚀风险,综述了近几十年埋地管道的腐蚀监测技术,介绍了不同腐蚀监测技术的原理,总结了不同腐蚀监测技术在埋地管道高压直流干扰方面的应用现状;重点分析了现场埋片法、智能桩监测法、ER腐蚀速率探针法和实验室模拟实验4种腐蚀速测量方法在高压直流干扰埋地管道腐蚀速率评估的优势与不足。在此基础上,提出了不同腐蚀监测技术在高压直流干扰埋地管道的应用建议,并展望了高压直流干扰埋地管道腐蚀速率监测技术的新方向,为相关研究人员和工程人员提供参考和借鉴。
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  等离子体在文物保护领域的应用

  孙福维, 焦冉冉, 李家星

  材料保护. 2023, 56(11): 149-153. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0273

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  全世界每天都会有很多古文物出土,而这些文物一旦出土就会面临腐蚀、矿化的风险,如何有效地保护这些文物,是考古领域研究者们面对的一个非常棘手的问题。将等离子体辉光放电运用于文物保护领域,可以有效地去除出土文物表面的有害锈,防止有害锈进一步腐蚀文物。利用氢气、氩气等气体在等离子装置中辉光放电来处理放置于其中的文物,从而去除文物表面的有害物质达到文物保护的目的。这是一种新型的文物保护方法,相比较于传统的化学方法保护有处理时间短、易于保存文物原始样貌等优点。主要讲述了等离子体处理装置的基本组成以及利用不同等离子体气氛处理各种不同材质的文物的基本原理,为出土文物的保护提供了一种新型思路,未来,对于等离子体处理装置的形式以及不同的处理气体氛围都具有极高的研究意义。
实用技术
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  基于等寿命原则的垃圾电站锅炉烟道高温防腐设计策略探究

  曲作鹏, 田欣利, 谢广校, 汪瑞军, 吴永新, 王海军

  材料保护. 2023, 56(11): 154-160. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0274

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  针对目前国内外高参数垃圾发电站高温防腐的迫切需求,采用等寿命设计原则,按照垃圾锅炉内各烟道实际温度和管道腐蚀速率的变化规律,较为精细化地制定了烟道高温腐蚀防护策略和方案:第一烟道的中、下部水冷壁,确定采用复合感应熔焊涂层防护;第一烟道的上部和顶棚,采用Inconel625堆焊;第二烟道水冷壁采用复合感应熔焊工艺;第三烟道水冷壁采用感应熔焊;水平烟道中的高温过热器采用复合感应熔焊工艺;中、低温过热器采用感应熔焊工艺。省煤器推荐采用高温陶瓷涂料。按照等寿命设计原则制定的分烟道精细化防腐策略,可大大降低企业的一次性投入,经济效益显著。
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  光固化防腐包覆材料在海上风电装备上适用性研究

  鲁俊勇, 苗顺超, 何梓洋, 杨嘉然, 赵琳, 贺建超, 董宝军, 武俊伟, 冷雪松

  材料保护. 2023, 56(11): 161-166. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0275

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  海上风电钢管桩的腐蚀失效问题凸显,对海上风电的安全运行构成了严重的危害。为此,研究了光固化防腐包覆材料在热带海洋大气环境中的适用性。首先,对光固化复合材料进行弯曲和拉伸性能试验;然后,对光固化片材分别进行盐雾试验和抗酸碱试验。结果表明:光固化材料的力学性能和抗中性盐雾性能优异,其抗中性盐雾性能与安盾护甲相当;在H2SO4、NaOH溶液中,光固化材料的增重率小于1.2%,硬度变化率小于8%,弯曲强度保留率超过92%,光固化材料具有非常优异的抗酸碱性能。光固化材料满足海上风电装备防腐材料的需求。
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  船舶与海洋工程用牺牲阳极检验标准分析

  许佳宁

  材料保护. 2023, 56(11): 167-174. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.276

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  牺牲阳极阴极保护是防止船舶和海洋工程结构物海水腐蚀的有效方法,建立和完善相关标准对控制产品质量、推动阴极保护技术进步、促进新技术和新产品应用具有重要意义。对涉及船舶及海洋工程用牺牲阳极材料的国内外主要标准进行了介绍,从牺牲阳极物理性能、化学成分和电化学性能方面对牺牲阳极检验标准进行了对比分析,并在此基础上提出了标准完善和应用的建议。
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  穿越箱涵段管道阴极保护和腐蚀行为的研究

  王宏新

  材料保护. 2023, 56(11): 175-180. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0277

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  长输管道在穿越河流、公路位置通常会采用箱涵的建设方式,与箱涵外的主管道相比,箱涵内管道电位难以测试;箱涵的钢筋结构可能会吸收阴极保护电流使箱涵内管道阴极保护电位不足,给穿越段管道带来腐蚀风险。为研究箱涵内管道的电位分布规律和腐蚀特点,在实验室搭建管道穿越箱涵的试验装置,测试和对比管道和箱涵在短路和未短路2种工况条件下,进箱涵、箱涵内和箱涵外管道的阴极保护电位和腐蚀速率;利用仿真软件进行箱涵屏蔽计算,探讨了箱涵对管道的阴极保护屏蔽效应。结果表明:箱涵与管道未短路时,箱涵内管道的阴极保护达标,腐蚀风险低;箱涵与管道短路时,箱涵内管道因箱涵的电流屏蔽效应,阴极保护电位不达标,腐蚀风险高,提高阴极保护输出电流,可以缓解箱涵内管道的腐蚀风险。
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  西南某成品油X60钢管道内壁的模拟腐蚀行为分析

  陈思雅, 张晨, 熊道英, 王垚

  材料保护. 2023, 56(11): 181-192. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0278

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  为了探索成品油管道内壁在汽/柴油中的腐蚀行为,将X60钢试样在模拟西南某成品油管线服役环境下浸泡7 d,采用腐蚀失重试验、扫描电镜(SEM)、3D形貌表征、应力应变分析、开路电位等方法就机械杂质、含水率、管道缺陷对X60管线钢内腐蚀行为的影响进行了实验室研究。结果表明:机械杂质沉积时管道内的腐蚀速率影响是无机械杂质沉积条件下的7倍左右,机械杂质沉积存在的环境比成品油介质对管道的腐蚀造成的危害更大;随着含水率(0～1%)的升高,腐蚀速率加快,点蚀数量增加,管道内腐蚀主要为电化学腐蚀并伴随有Cl-造成的点蚀,母材在含自来水1%的汽油中最大腐蚀速率为0.047 mm/a;缺陷的存在会提高管线钢的腐蚀速率,平滑凹陷主要表现为应力腐蚀,凹陷深度为9%时,凹陷中心局部腐蚀严重,含水率1%时的腐蚀速率为0.075 2 mm/a;焊接接头主要表现为电偶腐蚀,以局部腐蚀和点蚀为主,热影响区的腐蚀倾向严重,含水率1%时的腐蚀速率为0.080 35 mm/a。
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  川南某页岩气井N80油管腐蚀穿孔的失效分析

  刘良果, 胡欢, 刘鹏, 鲁威, 赵柯, 曾德智

  材料保护. 2023, 56(11): 193-198. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0279

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  为探究四川某盆地页岩气井N80油管发生腐蚀穿孔失效的原因,通过宏观观察、理化性能检测、组织分析、扫描电镜观察和能谱分析等方法,并结合现场服役工况,系统分析了某N80油管发生腐蚀穿孔的原因。结果表明:油管理化性能及材质符合要求,油管表面有大量疏松多孔的腐蚀产物,以FeCO3、FeS和CaCO3等形式存在且可以看到SRB细菌的聚合体,EDS结果表明腐蚀产物中含有较多的S元素。该油管的腐蚀穿孔主要是由微生物腐蚀导致,CO2和油基钻井液中的高Cl-的耦合作用加速了局部腐蚀穿孔,添加杀菌剂可以抑制微生物对油管的腐蚀。
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  工艺参数对7075铝合金硬质阳极氧化膜颜色的影响

  赵广进, 付明, 刘群

  材料保护. 2023, 56(11): 199-204. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0280

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  为保证7075铝合金硬质阳极氧化膜颜色的均匀一致性,以7075铝合金作为研究对象,采用DOE分析方法,从工艺参数对7075铝合金硬质阳极氧化膜颜色的影响着手,分别测试不同氧化温度(-6、-3、0、4、8 ℃)、不同氧化电流密度(2、4、6 A/dm2)、不同硫酸含量(150、200、230、240、250、300 g/L)、不同膜层厚度(20～80 μm)、不同装载位置对硬质阳极氧化膜颜色的影响。结果表明:随着温度的升高和电流密度的降低,试样的色差值逐渐降低。当电流密度为2 A/dm2,温度为4 ℃[实际控制在(4±1)℃范围内],硫酸浓度为200～230 g/L时,试样的氧化膜颜色与样件最接近。当膜层厚度为20～80 μm范围内时,随着氧化膜厚度的增加,试样的氧化膜颜色不断变深,颜色从淡浅黄色到黄褐色、棕褐色,当厚度为80 μm时,膜层颜色变为青砖色。不同装载位置对试样的氧化膜颜色无明显影响。