激光熔覆大厚度鐵基非晶合金的電化學(xué)腐蝕特性研究

劉 濤 田 芳 唐秋逸

河海大學(xué)機電工程學(xué)院

1 前言

非晶合金在強度上具有特殊的優(yōu)勢，其抗沖擊性強，應(yīng)用過程中的耐磨性較好，在高溫環(huán)境相，也能保持良好的抗氧化性，另外其耐腐蝕效果優(yōu)異，同時耐硫化、耐氯。有效研究非晶態(tài)合金的作用以及應(yīng)用方式，可以更為清晰的確定其應(yīng)用領(lǐng)域，保證其具備良好的防護作用，同時保證其良好的物理特性，相關(guān)研究對非晶合金的特性進行了判斷，同時有效的分析了它的相關(guān)制作工藝。

將最低臨界進行記錄以后，可以分析出臨界冷速0.1℃/s，將其厚度進行判斷，厚度為100mm，這也使得非晶材料被廣泛應(yīng)用。

我國學(xué)者進行了關(guān)與鐵基非晶態(tài)合金涂層研究，之后進行檢測調(diào)研，最終看出了非晶態(tài)涂層變化，將H2SO4濃度的非晶態(tài)涂層鈍化數(shù)據(jù)進行解讀。通過對比調(diào)研后，可以看出鐵基的良好耐腐蝕特征。進行熔覆技術(shù)解讀，可以看出激光熔覆的使用特點，其冷熱變化明顯且快速。進行更深入的分析多層熔覆鐵基，之后對非晶復(fù)合涂層制作，從而有效的分析涂層特點以及電化學(xué)腐蝕數(shù)據(jù)，期間將屬性進行記錄。

2 激光熔覆大厚度鐵基非晶合金的電化學(xué)腐蝕研究準備

進行相應(yīng)實驗分析，通常的基本材料使用20G剛，將砂紙表面進行處理，期間并使用丙酮以及乙醇進行分析，做好一系列的去油清洗工作。研究熔覆材料的使用和變化，將其表達特征進行分析，之后使用砂紙完成打磨，打磨過程中需要準備好丙酮以及乙醇等材料[1]。

熔覆材料的具體成分變化較多，期間需要合理利用激光熔覆技術(shù)，將相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用后完成對鐵基非晶涂層的有效制備。期間需要將功率進行控制，合理使用1.6 kW～2.2 kW的CO2激光器，將器械進行調(diào)整，可以將掃描速率以及光斑直徑進行記錄測試。

熔覆面積多，道搭接的相應(yīng)方式合理，搭接數(shù)據(jù)在這個試驗過程實用性較高，使用過程中記錄儀器參數(shù)，之后分析氬氣特征。在這一實驗中，做好惰性環(huán)境實驗檢測。在此之后進行多層熔覆變化分析，測試其厚度，最終數(shù)據(jù)為15mm[2]。

將相應(yīng)的基材進行有效的準備，做好涂層測試以及無定型分析，將樣品進行有效處理，通過水磨的方式完成對樣本的有效修磨。在后續(xù)過程中使用酒精進行清洗，干燥處理以后，完成焊接以及密封。

在腐蝕之前，樣品的工作表面用蒸餾水洗滌，用酒精脫脂并干燥，腐蝕測試中使用CHI600B 的分析儀進行試驗，試驗期間，進行三電機的電勢操作掃描、研究電極屬性，具有特點的電極就是鉑電極，其電極具有良好的輔助特性，保證其應(yīng)用標準性。做好參比電極分析，使用飽和甘汞進行電極參比，后續(xù)過程中，將電極進行研究，分析樣頻特性以及電解液特性，電解液為H2SO4溶液。將溶劑特點進行記錄，溶劑被選做是蒸餾水，溶液則為濃硫酸，濃度被控制在98%。

在后續(xù)過程中，進行化學(xué)實驗分析，研究樣品的屬性，使其被有效的浸沒，之后分析極化曲線的測量方式，控制掃描速率。在室溫下測量非晶涂層樣品和基質(zhì)樣品的偏振曲線，然后分別在40、60°和80°C下測量非晶涂層的偏振曲線，它由超聲波清潔器控制。

實驗結(jié)束后，則應(yīng)用XRD-3 分析樣品涂層的特征，控制范圍及角度，為20°～80°，使用EDS 觀察并分析樣品表面的微觀形態(tài)，結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。

3 激光熔覆大厚度鐵基非晶合金的電化學(xué)腐蝕結(jié)果

3.1 鐵基非晶合金非晶特征的表征

激光熔覆大厚度鐵基非晶合金，擴展的衍射峰出現(xiàn)在約45°，尖銳結(jié)晶變化明顯，分析涂層特征，可以看出其特征中包含了結(jié)晶以及非晶相。分析涂層準備狀況，研究無定型材料的鐵基融化狀況，使得熱量在基材中被有效的傳遞，分析冷卻速率，將涂層厚度變化以及增厚過程進行有序的分析。基材的溫度逐漸升高，基于鐵水的非晶態(tài)材料的冷卻速率降低，非晶相的形成效率降低。因此，涂層中更靠近基材的部分的比例形成非晶形相，可以看出涂層內(nèi)存在較高含量的非晶相形。

3.2 鐵基非晶合金極化曲線測試

非晶涂層和基材在不同溫度下的極化曲線。當溫度為20℃時，非晶涂層的自腐蝕電位高于基體，這表明在0.5mol/L H2SO4溶液中非晶涂層的耐蝕性優(yōu)于基體。當溫度升高時，非晶涂層的自腐蝕電位先升高然后降低。在60℃電位下，自腐蝕的電位最高。這表明鐵基非晶物質(zhì)在60℃時具有最高的耐腐蝕性。基于鐵的非晶態(tài)，在5mol/L的H2SO4溶液中，腐蝕電流密度先降低，然后隨溫度升高而略有增加。

記錄腐蝕電流的一些密度變化，溫度逐漸變化，期間形成鈍化膜，使得物質(zhì)更為穩(wěn)定，也將腐蝕過程以及腐蝕期間的反應(yīng)進行有效的控制。腐蝕電流密度逐漸發(fā)生改變，在80℃的狀態(tài)下，也能將鈍化膜的溶解問題進行有效的分析。

非晶涂層特點明顯，腐蝕電位變化明顯，對其特征進行有效分析，可以看出基體屬性，將其進行研究，觀察腐蝕電流的密度變化，精準控制基體腐蝕速率，使得非晶涂層的腐蝕問題被更好的控制。將基體變化量級進行分析，可以準確看出基體的耐腐蝕效果。

觀察XRD圖，看出熔覆層的電化學(xué)腐蝕屬性，記錄衍射峰的變化以及位置遷移，可以看出熔覆層的變化和形成，從而對耐腐蝕屬性內(nèi)容進行控制，了解Cr2B 變化以及合金元素變化。元素之間的變化明顯，B以及Cr之間的元素互相反應(yīng)，之后進行彌漫擴散，它在固溶體中，發(fā)揮整體的到彌散強化特征，應(yīng)用作用以及應(yīng)用意義明顯，也起到了控制腐蝕的整體功能。

觀察非晶態(tài)涂層腐蝕前后的射線照片，涂層主要包含Cr0.19Fe0.7Ni0.11和Cr2B，實驗期間需要觀察衍射峰的位置和強度在電化學(xué)腐蝕前后的一系列變化方式，分析涂層的組成以及受到破壞的程度，表現(xiàn)出非晶涂層的優(yōu)異抗腐蝕性能、耐腐蝕性。

Cr2B 是固相，是非晶態(tài)合金中元素B 和元素Cr 之間反應(yīng)的結(jié)果，并分散在固溶體中，起到增強分散性和防止腐蝕的作用。鐵和鉻是電負性差異很大的過渡金屬和準金屬，它們易于結(jié)合形成中間化合物，并在抑制腐蝕的發(fā)展中起作用。

4 鐵基非晶合金EDS分析

分析電化學(xué)特征以及合金的機體便后，從而更為精準的將其成份進行分析，這有助于研究基體狀況，分析電化學(xué)腐蝕期間帶來的相應(yīng)影響。基體存在較為嚴重電化學(xué)腐蝕問題，分析腐蝕屬性過程中，可以看出Cr元素表現(xiàn)出的良好耐腐蝕性特點，其耐腐蝕原理來自于表面的氧化膜，氧化膜價值較高，致密性強。在非晶態(tài)組分當中，Cr 元素逐漸變化，元素在被氧化期間，發(fā)生一定的反應(yīng)，形成Cr2O3，表現(xiàn)出良好的致密性，鈍化膜的出現(xiàn)也能做好侵蝕避免，通過氧化膜很好的完成隔離。從而堵塞了陽極，溶解過程導(dǎo)致金屬的溶解速率顯著降低，從而提高了非晶態(tài)合金的耐腐蝕性。

包覆層中Cr 元素的含量對包覆層的抗氧化性具有顯著影響，并且更高含量的Cr元素可以形成更致密且更具保護性的氧化鉻膜。Cr 含量越高，抗氧化性越高，氧化腐蝕的質(zhì)量增益越低，反之亦然。晶體中存在諸如晶界、位錯和偏析的缺陷。在腐蝕過程中，難以形成穩(wěn)定的鈍化膜，其中存在缺陷并且某些元素不均勻，因此它成為腐蝕的初始區(qū)域。

不統(tǒng)一其它的結(jié)晶合金，非晶態(tài)合金的缺點和不均勻特征被很好的補足，在這期間，也保持了鈍化膜的均勻度，使得耐腐蝕性表現(xiàn)的更好，活性更好，從而使得能量穩(wěn)定性良好，活性更好。分析侵蝕性物質(zhì)特點，可以將鈍態(tài)數(shù)據(jù)進行記錄和控制，從中可以看出非晶態(tài)合金的綜合耐腐蝕特性。

5 結(jié)論

在溫度為20℃的常規(guī)環(huán)境下，激光覆熔技術(shù)被很好的應(yīng)用，應(yīng)用過程中，表現(xiàn)除了較好的X射線衍射圖特征，其屬性為非晶屬性。后續(xù)過程中進行電化學(xué)實驗，鐵基非晶態(tài)合金的耐蝕性比母材好得多，腐蝕電流密度表明，基底的腐蝕速率較高，從中可以看出非晶涂層的良好抗腐蝕效果。隨著溫度的升高，非晶態(tài)鐵基涂層在硫酸中的腐蝕電流密度先降低，之后逐漸增加，這是由于鐵基非晶質(zhì)材料含有大量的Cr元素，并且易于在非晶質(zhì)涂層的表面上形成致密的鈍化Cr2O3膜，做好了對腐蝕現(xiàn)象的有效抑制。