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气体氮化对碳钢耐蚀性的影响及化合物层的价电子理论分析

2018-04-11,,,

腐蚀与防护 2018年3期

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(西南交通大学 材料科学与工程学院,成都 610031)

Q235钢是一种使用广泛的结构钢,但在大气环境中,它的耐蚀性非常差,这严重限制了其应用。一些学者采用气体氮化技术提高了Q235钢的耐蚀性[1],而有关气体氮化处理对提高材料耐蚀性的机理研究却鲜见报道。20世纪80年代我国学者提出固体与分子经验电子理论(EET,也称为价电子理论)后,该理论在材料领域获得了广泛应用。一些学者利用EET理论研究了钢铁硫腐蚀[2],价电子结构与力学性能的关系[3-5],Al-Zn系和Al2O3的价电子结构[6-9],总结了不锈钢耐蚀性的价电子理论研究进展等[10]。腐蚀现象的本质是电子运动,因此本工作试图利用EET理论,通过分析处理后的表层结构的原子组态和价电子结构,从电子层面揭示经气体氮化处理的Q235钢耐蚀性提高的微观原因,以期为以后的研究工作提供理论依据。

1 试验

1.1 试样

试验材料为Q235钢,气体氮化工艺如下:610 ℃×2 h,NH3流量为1.2 m3/h,采用添加剂方式催渗[11],添加剂NH3流量为0.8 m3/h。将经过气体氮化后的Q235钢制成试样待用。

1.2 试验方法

采用JSM-6610LV型扫描电子显微镜(SEM)对试样的组织形貌和渗层截面进行观察;采用Philips PRO SUPER型X射线衍射仪对试样的结构进行分析,CuKα,λ=0.1 544 nm,30 mA,30 kV;采用电化学方法测试试样的耐蚀性。

电化学试验在CS350型电化学工作站上完成,试验溶液为3%(质量分数,下同)NaCl溶液。采用三电极体系,参比电极为饱和甘汞电极(SCE),辅助电极为铂电极,工作电极为试样。极化曲线测试时,试样表面经抛光去除氧化层,扫描速率为1 mV/s,采用Cview2软件对极化曲线相关电化学参数进行拟合。……

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