2023年, 第56卷, 第4期　刊出日期：2023-04-15

  

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试验研究
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  电解液中添加钛纳米颗粒对AZ91D镁合金表面微弧氧化膜性能的影响研究

  边昊, 梁军, 彭振军, 周健松

  材料保护. 2023, 56(4): 1-9. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0077

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  在磷酸盐电解液中,通过添加钛纳米颗粒在AZ91D表面制备了含钛的微弧氧化膜,研究了电解液中钛纳米颗粒浓度对膜层形貌、组成及性能的影响。利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱表征微弧氧化膜层的形貌及组成;利用电化学工作站评价了膜层的耐腐蚀性,利用分光光度计测试了膜层的光吸收性能。结果表明:加入到电解液中的钛纳米颗粒对微弧氧化电压变化影响不大。但加入的钛纳米颗粒可以在微弧氧化膜中生成Mg₂TiO₄,随着钛纳米颗粒浓度增加,膜层表面较小的微孔先减少后增加,耐腐蚀性先提高后降低。随着钛纳米颗粒浓度的增加,膜层颜色由淡灰色变为浅蓝色再变为深蓝色,对模拟太阳光的反射率逐渐降低。
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  调制比对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层结构的影响及涂层刀具的切削性能

  朱建博, 刘艳梅, 王瑜, 王欢, 王重阳, 党钰钦, 王铁钢

  材料保护. 2023, 56(4): 10-21. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0078

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  为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用扫描电镜、纳米压痕仪、白光干涉仪等对多层膜的微观结构、力学性能以及涂层刀具的切削性能进行表征和分析。研究表明,当调制比为3∶1时,多层膜择优生长取向由(111)晶面转为(200)晶面,多层膜的表面致密度得到改善,层状结构明显,晶粒得到细化。此时,涂层硬度达25.7 GPa,临界载荷为79.6 N,耐磨性最强,磨损率为0.74×10-6mm3/(N·m),摩擦系数最低约0.45。将后刀面磨损带宽度0.3 mm作为磨钝标准,干切削淬火C1045中碳钢,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具的寿命比AlCrSiN涂层刀具寿命提高1.2倍,比无涂层刀具寿命提高3.2倍。切削过程中多层复合涂层内部分Mo元素被氧化成层状MoO3,起到润滑作用,有效降低了切削力和摩擦产生的切削热,延长了刀具使用寿命。无涂层刀具、AlCrSiN涂层刀具、AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具连续切削25 min后,切屑颜色越来越浅,切削温度越来越低。经观察与计算,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具所产生的切屑锯齿化程度最高,约为0.36,易于自动断屑,更有利于切削的持续进行。
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  超音速火焰喷涂微纳WC-Cr₃C₂-CoNi涂层的结构与性能

  祝子伟, 陈清宇, 杨超, 纪岗昌

  材料保护. 2023, 56(4): 22-28. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0079

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  为了研究双相碳化物金属陶瓷沉积行为对涂层结构性能的影响,分析了原始粉末、低碳钢基体上扁平粒子的表面形貌与截面结构,研究了超音速火焰喷涂微纳WC-Cr3C2-CoNi粒子的沉积涂层的组织结构、相结构和力学性能。研究结果表明:基体上沉积粒子呈现表面光滑浮凸的饼状,且粒子周边出现了径向溅射条纹,扁平粒子厚度远小于其径向尺寸。涂层截面显微组织结构呈现一定的层状特征,硬质相与粘结相、扁平粒子与扁平粒子、扁平粒子与基体及不同硬质相之间的界面结合良好。涂层相结构主要为WC、少量脱碳相、非晶相。Cr2O5涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性、结合强度和磨损失重量分别为(13.19±0.52)GPa,(145.17±3.89)GPa,(2.59±0.64)MPa・m1/2,(38.41±0.51)MPa和(6.08±0.68)mg。相比WC-Co12涂层,超音速火焰喷涂WC-Cr3C2-CoNi涂层WC分解及其失碳相显著降低,力学性能明显提高。
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  海上某油田L80-3Cr油管腐蚀主控因素研究和防护方法评价

  高晓飞, 徐立前, 刘佳, 邹美初, 杨庆, 林冰

  材料保护. 2023, 56(4): 29-37. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0080

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  根据我国海上某油田L80-3Cr油管服役环境,利用失重法研究二氧化碳分压、腐蚀介质流速和腐蚀介质气液比例对油管材料腐蚀速率的影响。试验发现,随着二氧化碳分压增大,L80-3Cr腐蚀速率先增大后减小,在二氧化碳分压为3.0 MPa时达到最大腐蚀速率。对最高腐蚀速率试样表面的SEM观察和XRD分析表明,试样表面形成的腐蚀产物膜主要由碳酸亚铁组成,膜层致密性差和疏松多孔是导致高腐蚀速率的主要原因。在低流速腐蚀介质中,L80-3Cr腐蚀速率较小,高流速下,L80-3Cr腐蚀速率快速增加。气液两相流流经试样表面使得材料腐蚀加剧,随着腐蚀介质中含气量的增加试样腐蚀速率先增大,在气液比增加到0.227之后略有下降。通过电化学测试评价了油田常用的混合型缓蚀剂,随着添加缓蚀剂浓度的增加,缓蚀效率略有增大,缓蚀剂主要通过在金属溶液界面吸附成膜,增大腐蚀反应的极化电阻从而抑制腐蚀发生。
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  耐候高强度螺栓钢耐典型工业大气环境腐蚀性能研究

  于强, 朱思远, 王舒蕊, 王青峰, 顾晓勇, 张瑞, 杨照军

  材料保护. 2023, 56(4): 38-45. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0081

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  为了研究耐候高强度螺栓钢在典型工业大气环境下的腐蚀行为,从自制的10.9级耐候螺栓中取样,与35VB螺栓对比,进行周期为24,48,96,168,216 h的模拟典型工业大气环境周期浸润加速腐蚀试验,采用腐蚀失重、XRD、SEM、电化学测试等分析试验方法,研究耐候高强度螺栓钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为。结果表明:10.9级耐候螺栓钢和35VB螺栓钢的腐蚀失重量均随腐蚀周期的延长而增加,10.9级耐候螺栓钢的失重量明显低于35VB螺栓钢;随腐蚀周期的延长,10.9级耐候螺栓钢和35VB螺栓钢的腐蚀产物的衍射峰强度均增大,并且在相同腐蚀周期下,10.9级耐候螺栓钢中α-FeOOH相的衍射峰较强;在相同周期下,10.9级耐候螺栓钢与35VB螺栓钢相比,自腐蚀电位较正、自腐蚀电流密度较小,且容抗弧较大,说明加入了Cu、Cr、Ni合金元素的10.9级耐候螺栓钢在典型工业大气环境中具有较为优异的耐蚀性。
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  掺杂氧化钇及氧化铬颗粒对纯铝微弧氧化膜层性能的影响

  杨涵, 冯军, 金凡亚, 李必文, 黄熠, 但敏, 翦奉林, 唐国庆

  材料保护. 2023, 56(4): 46-53. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0082

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  为了探究氧化钇和氧化铬颗粒对纯铝微弧氧化膜层性能的影响,采用磷酸盐电解液体系,以氧化钇和氧化铬为添加剂,利用微弧氧化技术,在1060工业纯铝表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪器(XRD)、涡流测厚仪、显微硬度计、台阶仪器、摩擦磨损试验机和电化学方法分析测试了膜层的表面形貌、相组成、厚度、硬度、粗糙度、耐磨损性能和耐腐蚀性能。结果表明:与单独添加2.5 g/L Y2O3和2.5 g/L Cr2O3条件下相比,在电解液中同时加入2.5 g/L Y2O3和2.5 g/L Cr2O3制备的复合膜层表面孔洞数量减少,表面更加致密,耐磨性较好,膜层的显微硬度达到746 HV、厚度达到20.1μm、粗糙度达到2226.2 nm,且此时的复合膜层的自腐蚀电位最大,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性能最好。
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  冷轧对2205双相不锈钢在人工海水中耐蚀性的影响

  郭宇, 张钰鑫, 宋航, 陈吉, 王宏臣, 彭启强

  材料保护. 2023, 56(4): 54-58. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0083

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  为了明确冷轧后2205双相不锈钢在人工海水中腐蚀性能的变化,对2205双相不锈钢采用不同压下率(PCRR=20%~80%)冷轧,对试样进行金相观察和硬度测量,利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了冷轧2205不锈钢在人工海水(3.5%NaCl溶液)中的耐蚀性能。结果发现:2205不锈钢的硬度和耐蚀性随PCRR的增加均呈现非单调性变化:PCRR=0~40%时,试样的耐蚀性和硬度随压下率的增加而增强,自腐蚀电位从-309 mV增至-269 mV,PCRR=40%~80%时,试样的耐蚀性随压下率的增加而降低,自腐蚀电位从-269 mV减小至-322 mV;压下率为40%时试样的耐蚀性最高,压下率为60%时试样的布氏硬度最大,约为374 HBW。适当冷轧引起高密度位错和组织细化,对提高2205双相不锈钢的耐蚀性提高有利,但压下率过大易引起σ相析出,对耐蚀性不利。
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  锌铝离子对304L不锈钢在高温水环境中形成的氧化膜性质的影响

  李文腾, 张胜寒, 焦洋

  材料保护. 2023, 56(4): 59-67. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0084

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  为明确304L 不锈钢在核电站一回路中的腐蚀机理，将304L 不锈钢浸泡在290 ℃的含不同浓度锌铝离子的模拟核电站第一回路水环境溶液中168 h 使其表面形成氧化膜，并对形成氧化膜的试样进行动电位扫描、交流阻抗谱测试、Mott-Schottky 曲线测试和光电化学测试，得到氧化膜的极化曲线、电化学参数、半导体类型、平带电位、载流子浓度、禁带电位及物相组成。结果表明:锌铝离子的同时添加可明显降低304L 不锈钢的腐蚀速率，模拟溶液中的锌离子浓度为40 μg/L，铝离子浓度为90 μg/L 时，304L 不锈钢表面形成的氧化膜的腐蚀电流密度最小，此时304L 不锈钢表面氧化膜的耐蚀性最佳；相比于核电站一回路单独注入锌离子金属的氧化膜，该条件下304L不锈钢的氧化膜均呈现双层结构，其半导体类型为n 型，平带电位负移，载流子浓度降低。与未加入锌铝离子的条件下形成的氧化膜相比，304L 不锈钢在同时加入锌铝离子的条件下形成的氧化膜的物相组成中多了ZnAl2O4和α-FeOOH两相，因此向高温高压状态下的模拟溶液中添加锌铝离子能够有效增加304L 不锈钢的耐腐蚀性。
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  纳米BN作为水基润滑添加剂在镁合金表面的摩擦学行为研究

  韦永毅, 谢红梅, 何林杪, 芶庆霜, 毛京双, 杨贵川

  材料保护. 2023, 56(4): 68-73. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0085

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  为提高镁合金表面的减摩抗磨性能,采用往复式摩擦磨损试验机,研究了含不同质量分数纳米BN的水基润滑液在镁合金/钢摩擦体系的摩擦学性能演变规律。结果表明,试样的摩擦系数和磨损量均随着纳米BN在润滑液中的含量的增加而先降低后增加。当纳米BN在润滑液中的质量分数为0.5%时,润滑液表现出的摩擦学性能最优,该条件下的摩擦系数和磨损量相较于去离子水条件下的摩擦系数和磨损量分别降低了38.5%和70%。纳米BN水基润滑液优异的减摩抗磨性能归因于纳米BN在磨痕表面的沉积,从而在摩擦界面间形成了保护膜,进而有效避免了摩擦副之间的直接接触。
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  中性盐雾条件下典型铝合金基底层腐蚀行为研究

  钱建才, 许斌, 邹洪庆, 吴厚昌

  材料保护. 2023, 56(4): 74-80. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0086

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  为了研究中性盐雾环境条件下铝合金基底层的防护作用及腐蚀规律,以阳极氧化膜、硬质阳极氧化膜、铬化膜以及磷铬化膜4种典型铝合金基底层为研究对象,通过开展中性盐雾试验,分别对上述4种基底层与有机涂层配合使用时,在7075、2A12、6063以及5A06共4种铝合金基体材料上的耐蚀性能以及抗腐蚀扩展性能等进行试验研究,并对其腐蚀规律进行分析,并对无划痕试样的腐蚀外观、附着力以及有划痕试样的最大腐蚀宽度进行测试,获得了以4种铝合金材料为基体的6种铝合金基底层在中性盐雾试验环境下的腐蚀失效情况、附着力变化情况以及不同基底层的抗腐蚀扩展性能测试结果。结果表明:不同铝合金材料类型对基底层的耐中性盐雾性能具有重要影响;铝合金基底层的性能对提高防护体系的耐中性盐雾性能具有重要作用;封闭处理能够显著提高阳极氧化膜、硬质阳极氧化膜的耐蚀性能及与有机涂层的附着性能;附着力水平不是涂层体系耐蚀性能的决定性因素。
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  微量Y₂O₃对多孔Mg-Al合金组织和性能的影响

  雷德山, 肖晓华, 方梓伊, 邓睿, 刘千礼, 黄本生

  材料保护. 2023, 56(4): 81-87. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0087

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  镁基多孔材料在生物医用领域具有广阔的应用前景，为提高多孔Mg-Al 合金在人体体液中的耐腐蚀性，采用粉末冶金法制备多孔Mg-Al 合金，添加不同含量(0，0.2%，0.4%，0.6%)的Y2O3对Mg-Al 合金进行改性。采用金相显微镜、XRD、SEM、万能试验机和电化学工作站探究了Y2O3含量对多孔Mg-Al 合金的孔隙率和孔隙形貌、显微组织、抗压强度及其在Hank’s 仿生溶液中耐蚀性的影响。结果表明:采用粉末冶金法制备的多孔Mg-Al合金的孔隙率为39%左右，粉末冶金法可较为准确地控制多孔Mg-Al 合金的孔隙形貌和大小。多孔Mg-Al 合金主要由Mg 和第二相Al12Mg17组成，Y2O3的添加可使多孔Mg-Al 合金晶粒得到细化、晶粒尺寸均匀化，第二相分布更加均匀，并提高多孔Mg-Al 合金的抗压强度及其在Hank’s 仿生溶液中的耐蚀性。当Y2O3含量为0.4%时，多孔Mg-Al 合金的抗压强度为46.4 MPa，在Hank’s 仿生溶液中的腐蚀速率为0.887 44 mm/a。
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  2种不同形态的Mg-0.12Ca-0.08Ba镁合金的腐蚀行为研究

  刘杰, 董理

  材料保护. 2023, 56(4): 88-95. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0088

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  镁合金的应用受到其变形能力差、耐腐蚀性差的制约。为推广镁合金应用，采用低合金化设计并制备了新型Mg-0.12Ca-0.08Ba 合金，通过NaCl 溶液浸泡试验、SEM、EDS 分析和电化学测试等手段考察了其在3.5%NaCl 溶液中的腐蚀行为。实验结果表明:随着腐蚀时间的延长，挤压态及挤压退火态Mg-0.12Ca-0.08Ba 合金表面由局部点蚀变为大范围面腐蚀，腐蚀产物逐渐增多，腐蚀产物主要为MgO、Mg(OH)2，合金表面的线粗糙度、面粗糙度明显增大，析氢速率逐渐减小。与挤压态镁合金相比，退火态合金析氢速率较慢，开路电位更高，腐蚀电流更小，表明退火态合金耐腐蚀性能较好。
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  聚丙烯酸钠/ZnO复合缓蚀剂对6061铝合金在碱性电解液中电化学活性和放电性能的影响

  刘慧君, 武美萍, 段为朋, 马毅青, 李逞龙, 缪小进

  材料保护. 2023, 56(4): 96-103. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0089

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  为了抑制铝-空气电池阳极的自腐蚀速率、提高其放电性能，选用6061 铝合金作为阳极材料，研究了单独添加和复合添加聚丙烯酸钠(PAAS)和氧化锌(ZnO)对铝合金在4 mol/L NaOH 溶液中自腐蚀及放电性能的影响。结果表明:PAAS/ZnO 复合缓蚀剂的缓蚀效果强于单一缓蚀剂。复合缓蚀剂在促进阳极活化的同时，在铝阳极表面形成了更加稳定的复合保护膜，有效减缓了阳极的析氢自腐蚀，提高了阳极利用率。在NaOH + PAAS +ZnO 电解液体系中，6061 铝合金的溶解主要由电荷在腐蚀产物或锌盐沉积层中的扩散控制。加入复合缓蚀剂后，6061 铝合金的自腐蚀速率由0.496 4 mg/(cm2·min)降至0.275 0 mg/(cm2·min)，缓蚀效率达到44.6%，同时平均放电电压由-1.381 V 负移至-1.681 V，阳极利用率提高了13.5%，铝-空气电池的放电性能得到明显改善。

  
  
工艺探讨
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  钢铁表面硅烷锆盐植酸复合转化膜耐腐蚀机理研究

  陈启波, 赵永武, 卞达

  材料保护. 2023, 56(4): 104-109. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0090

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  为提高40Cr钢体表面耐腐蚀性能,采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(BTESPT)、硝酸锆和植酸在40Cr钢表面制备了具有优异耐蚀性能的硅烷锆盐复合转化膜,采用正交实验法优选了硅烷锆盐复合转化液成膜的工艺条件。采用硫酸铜滴定实验、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及电化学测试对复合膜的耐蚀性、形貌、成分、膜层的电位特性进行分析。结果表明:硅烷锆盐复合膜最优工艺为硅烷浓度5%(体积分数),硝酸锆浓度为0.75%(质量分数),溶液pH值为4,反应温度25℃,反应时间50 s;通过硫酸铜点滴试验和电化学测试可以看出掺杂植酸的复合转化膜的耐蚀性比单一硅烷膜和硅烷锆盐膜得到了明显的提升;通过微观形貌观察可以看出,植酸的添加弥补了膜层缺陷,阻碍了腐蚀介质的扩散,增强了膜层的耐腐蚀性。
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  氮氩比对多弧离子镀TiAlSiN薄膜形貌和性能的影响

  覃群, 吴浩龙, 王天国

  材料保护. 2023, 56(4): 110-115. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0091

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  为了改善模具钢表面质量，采用多弧离子镀技术在H13 模具钢表面沉积TiAlSiN 薄膜，采用扫描电镜(SEM) 、X 射线衍射(XRD) 等方法研究了不同氮氩比对薄膜表面形貌、硬度、结合力、耐腐蚀性能和抗氧化性的影响。结果表明:当氮氩比为8 ∶2 时，薄膜表面颗粒堆积较少，光滑平整，致密性好，此时薄膜膜基结合力达到最大值20.4 N。随着氮氩比的升高，样品经过高温氧化后，增重百分比呈下降趋势，当氮氩比为8 ∶2 时，增重百分比最低，具有最佳的高温抗氧化性能；并且此时薄膜的自腐蚀电流密度达到最小，为3.147×10-5A/cm2，薄膜的耐腐蚀性能最优。
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  脂肪酸盐超疏水涂层的制备及性能研究

  羊思洁, 杨新, 罗松, 杨岚淞

  材料保护. 2023, 56(4): 116-123. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0092

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  为了探究不同脂肪酸盐超疏水涂层的微观结构、成分及性能的差异，通过电沉积在粗糙的TC4 钛合金表面制备3 种脂肪酸盐超疏水涂层。采用扫描电镜、X 射线衍射仪、X 射线光电子能谱仪，傅里叶变换红外光谱仪和接触角测量仪对超疏水涂层的微观形貌、化学组成、物相和润湿性进行了表征分析，并通过线性摩擦实验、长时间加热实验以及电化学测试分别研究了超疏水涂层的耐磨性、耐热性和耐蚀性。结果表明:无论是通过阳极沉积还是通过阴极沉积得到的脂肪酸盐涂层都具有无黏附超疏水性。3 种脂肪酸盐涂层表面颜色和状态不同，但微观形貌都为“花菜”团簇状，且有明显的微纳分级结构。3 种超疏水涂层的耐磨性和耐热性都因脂肪酸盐的不同而有所区别。3 种超疏水涂层的耐蚀性都比基体的好。其中，耐蚀性最好的是CSHS-Cu，其Jcorr约为裸基体Jcorr的1/5，Rct是裸基体Rct的25 倍。
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  高淬低回复合冷处理工艺对DC53钢组织性能的影响

  宋绍峰, 李秀兰, 王宣, 杨阳, 刘秀珍

  材料保护. 2023, 56(4): 124-130. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0093

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  基于1 040 ℃淬火+200 ℃回火复合冷处理工艺，研究高淬低回热处理复合冷处理工艺对DC53 钢组织性能的影响。结果表明:冷处理温度未改变物相析出种类，物相由马氏体、奥氏体、(Cr2.5 Fe4.3 Mo0.1)C3 和(Cr，Fe)7C3型碳化物组成，温度诱发的马氏体择优取向、晶格畸变或层错逐步增强，-196 ℃时最为剧烈。当-11 ℃冷处理时驱动力不足碳化物析出较少；-80 ℃时碳化物析出量最多，以M7C3型碳化物为主；-196 ℃时碳原子扩散动力学不足而固溶于马氏体中。-80 ℃条件下试样组成相配合最佳，其硬度值59.6 HRC，冲击吸收功9.2 J，较未冷处理的试样硬度提升近5%，韧性提升1.875 倍；冲刷腐蚀磨损性能随温度的降低而先升后降，冲刷腐蚀18 h 后磨损率为7.65 mg/cm2，相对性能提升近17%。
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  钛合金作动部件耐磨性能提升及工程化应用研究

  胡波, 徐辰, 刘斌, 闫晓锋

  材料保护. 2023, 56(4): 131-137. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0094

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  为提升钛合金表面硬度，增强其耐磨性能以满足新一代航空作动系统部件对减重及耐高温的需求，开展钛合金化学镀镍及不锈钢CMT(冷金属过渡焊接技术)熔覆SCu6180(铝青铜)工艺研究，并对其不同强化状态摩擦副的耐磨性能进行了模拟工况条件下的环-块摩擦磨损试验。结果表明:钛合金前处理采用低压吹细砂+氢氟酸活化，化学镀镍层结合力良好，真空炉399 ℃热处理，硬度可达906 HV1 N，与不锈钢摩擦副的摩擦系数由0.79 下降到0.32；与表面熔覆SCu6180 减摩涂层不锈钢摩擦副的摩擦系数仅为0.12，磨损量下降2 个数量级并实现发动机矢量作动部件的工程化应用。
综述
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  镁合金表面含ZrO₂微弧氧化复合膜层的研究进展

  唐明奇, 辛畅, 胡俊华, 冯在强, 李刚, 张伟

  材料保护. 2023, 56(4): 138-148. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0095

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  镁合金耐蚀性差，极大限制了其在易腐蚀环境中的应用。微弧氧化能够在镁合金表面制备一层类陶瓷氧化膜，能有效提高其耐蚀性。受微弧氧化成膜机理的影响，膜层中往往存在大量孔洞和裂纹；并且通常氧化膜主要由MgO 组成，在潮湿或酸性环境中会吸水或溶解，导致膜层的耐蚀性不理想。将具有优良化学稳定性和高硬度的ZrO2引入镁合金微弧氧化膜中，获得主要由ZrO2构成或含ZrO2的氧化膜，同时减少膜层中缺陷，能够提高其对镁合金基体的保护效果。从镁合金微弧氧化电解液、电参数、两步微弧氧化工艺及与其他表面处理技术相结合的4个方面概述了含ZrO2微弧氧化复合膜层的制备工艺、成膜机制及耐蚀性等方面研究的进展，同时分析了各自存在的问题及不足。未来有必要优化制备含ZrO2微弧氧化膜的电解液的组成，以保证其稳定性和有效性，并明确使用过程中电解液各成分的消耗和补充规律。进一步研究两步微弧氧化工艺，获得对镁合金基体有更好保护作用的复合膜层。探索将微弧氧化与其他表面处理技术相结合，综合利用2 种技术及膜层的优点。根据ZrO2在不同温度下的结构变化，可以进一步分析微弧氧化过程中的温度场分布和膜层形成机理。
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  聚酰亚胺类聚合物合成及其在涂层中应用研究进展

  王子青, 于顺东, 吴嘉豪, 刘存生, 罗旭良, 任国兴, 闵永刚

  材料保护. 2023, 56(4): 149-157. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0096

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  随着科技的发展,涂层领域对高性能聚合物的兴趣和需求增加。聚酰亚胺类聚合物作为高分子金字塔顶端的材料,理应在涂层领域发挥作用。聚酰亚胺类高分子涂层由于其结构的特殊性,常常用作热防护层、防水耐湿层、耐辐射层等隔离层,在航空航天、电子、机械制造以及建筑等行业具有广泛的应用。本文介绍了聚酰亚胺类聚合物(PI,PAI,PEI)的合成方法,着重阐述了高性能聚合物(PI,PAI,PEI)近几年在涂层方面的研究与发展,最后对聚酰亚胺类高性能涂层材料现阶段面临的问题与挑战以及未来的发展方向提出了看法。
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  搪瓷涂层改性技术及应用研究进展

  杜撰, 陈林, 孟国辉, 朱昌发, 赵鼎, 王国强

  材料保护. 2023, 56(4): 158-168. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0097

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  惰性氧化物构成的搪瓷涂层具有与玻璃相似的硅氧网络结构,表现出优异的抗氧化、抗腐蚀性能,但搪瓷的高温软化与本征脆性限制了其在高温环境下长寿命服役的能力。为了促进搪瓷涂层的市场化推广,在分析了影响搪瓷涂层使用寿命的原因及第二相改性机理后,提出4种用于解决搪瓷涂层软化脱落问题的方法,即颗粒增韧、调节热膨胀系数、调节界面稳定性、裂纹自修复,以期为搪瓷涂层在高温腐蚀或热循环冲击条件下的长寿命服役能力研究提供指导。
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  直流杂散电流对埋地管道腐蚀规律及干扰影响的研究进展

  王军, 吴昀, 张响, 杜艳霞, 朱敏, 李自力

  材料保护. 2023, 56(4): 169-177. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0098

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  直流杂散电流对埋地金属管道产生很大干扰。从直流杂散电流类型(稳态直流和动态直流)以及干扰电流大小的角度分析了直流杂散电流对金属材料的腐蚀规律,包括电化学行为和腐蚀影响。从金属腐蚀和阴极保护干扰2个方面调研了直流杂散电流对埋地管道的干扰影响,并按照干扰源的类型(高压直流接地极、阴极保护阳极地床和地铁)进行了归纳。最后,对直流干扰下埋地管道腐蚀规律研究存在的不足进行了探讨,对未来的研究方向进行了展望。
实用技术
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  呼图壁储气库双金属复合管应用研究

  杨肇琰, 申莹, 杨中, 邓静, 徐明全, 李永康

  材料保护. 2023, 56(4): 178-182. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0099

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  为研究天然气中CO2的腐蚀问题，根据腐蚀机理，对不同工况下介质腐蚀性分析，工程选材前针对性的开展腐蚀试验，优选双金属复合管基层、衬层材质，从设计、施工等方面进行探究，并结合现场实际应用情况，研究一套完整的双金属复合管应用架构。
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  不同表面状态的6016铝合金的结痂腐蚀及丝状腐蚀性能

  冉凡青, 白永芳, 魏建国, 尹竹松

  材料保护. 2023, 56(4): 183-187. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0100

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  汽车用铝合金通常要求具有较高的耐蚀性能。为探究不同表面状态对合金耐蚀性的影响,本工作对6016铝合金进行了不同的表面处理,包括光板表面、光板+钛锆涂层、毛化表面、毛化+钛锆涂层,通过扫描电镜、结痂腐蚀(SCAB)及丝状腐蚀(FFC)试验,对比了不同表面6016合金的表面微观形貌和腐蚀结果。结果表明,毛化处理与钛锆处理可减少合金表面轧制和碱洗产生的细微裂纹,使合金表面更均匀,从而提升了合金耐SCAB腐蚀和耐FFC腐蚀的能力。
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  某油田海底管线结垢原因分析与控制

  卢旭东, 王国弘, 宁永庚, 孙明, 刘海艇

  材料保护. 2023, 56(4): 188-193. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0101

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  为解决某油田海底管线结垢问题，采用泡沫电子几何球检测管线沿线内部沉积物分布情况，并对输送介质进行水样组分分析，评价管线内壁结垢趋势，采用X 射线衍射(XRD)、X 射线荧光光谱(XRF)对管线沉积物进行物相和元素含量测试。结果表明:该海管CaCO3结垢趋势明显，推测硫酸盐还原菌(SRB)对结垢也有一定的影响。通过停用海管加热器，加注防垢剂、杀菌剂降低结垢趋势，采取配位化合物除垢、渐进式通球的措施清除了海管内部沉积物。
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  IA-AMPS-HEMA在反渗透法处理地热尾水结垢问题中的应用

  周欣桐, 雷欢

  材料保护. 2023, 56(4): 194-199. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0102

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  地热水回灌过程中存在高盐尾水影响地热流体的化学成分并堵塞地热水的运移通道现象。首先分析了地热尾水水质特征，根据地热尾水回灌时发生堵塞现象的机理和阻垢剂的阻垢机理，合成了一种适用于反渗透膜工艺的羧酸型共聚物阻垢剂IA-AMPS-HEMA，通过红外光谱图发现了共聚物的结构官能团种类丰富，并含有多个羧酸基团。扫描电镜(SEM)分析表明，共聚物能有效预防碳酸钙垢生成。通过试验探明低剂量的IA-AMPSHEMA 阻垢效果远优于市售阻垢剂，达到了97.6%。利用一套添加了阻垢剂预处理装置的反渗透系统，去除地热尾水中的难溶性无机盐沉淀物，使地热回水能达到回灌和补水要求。经设备连续运行，证明了添加IA-AMPSHEMA对于反渗透装置处理地热尾水是可行的，对Ca2+、Ba2+、Mg2+等硬度离子和腐蚀性盐类去除率达到了95%以上，减少了地热尾水中难溶性沉淀物的凝聚，满足了地热井补水水质要求，同时有效避免了硬垢对反渗透膜表面的损伤，延长了反渗透膜的使用时间，降低了设备的运行成本。