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蒙乃尔400合金管UNSN04400N [复制链接]

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Monel合金首要由Ni和Cu组成,在多种环境下服役时,合金外表能够生成一层Ni(OH)2钝化膜,因而其具有非常优异的耐腐蚀性。Monel合金的强度较高,而且加工成形性好,这些优异的功能使其经常被用作螺旋桨、叶轮、蜗杆、阀垫、泵轴等。

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海洋环境是一种高腐蚀性环境,在海洋环境下服役的装备不可避免地会遭受到腐蚀及磨损损伤,当腐蚀和磨损一起发生时,由于杂乱的力学及电化学交互作用,导致零部件的损害比静态腐蚀和纯磨损更严峻。冲突会导致合金外表的钝化膜被破坏,然后加速合金的腐蚀。从材料保护和应用的视点来看,区别腐蚀磨损进程中腐蚀和磨损对材料总腐蚀磨损丢失量的奉献非常重要。假如磨损丢失量所占的份额较大,应该从强化材料耐磨性的角度来进步材料的耐腐蚀磨损功能;假如腐蚀丢失量占了更大的份额,则应该首要考虑进步材料的耐腐蚀性。

随着Monel合金在海洋环境下的广泛应用,Monel合金的腐蚀磨损研讨变得越来越有必要。然而现在关于Monel合金的研讨会集在耐腐蚀性,其耐腐蚀磨损功能的研究还少见”。在文中,上海梵普研讨了Monel合金在不同外加电位下的海水环境腐蚀磨损行为,并核算其交互作用,分析腐蚀磨损机理,为Monel合金在海洋腐蚀磨损环境下的应用提供一些理论基础。

1实验

1.1材料

试验所用材料为Monel合金,其主要化学成分(以质量分数计)为:31.7%Cu、0.17%C、1.67%

Fe、1.04%Mn、其他为Ni。为了进行腐蚀磨损试验,合金被加工成圆柱状试样:直径6mm,高度4mm进行滑动磨损实验前,用一系列的SiC砂纸打磨样品的测试端,砂纸磨到目,而后用1μm的金刚石研磨膏抛光至表面粗糙度Ra为0.05μm,然后依次在肥皂水、去离子水以及丙酮中超声清洗10min,最终真空干燥。

1.2腐蚀磨损实验

磨蚀试验采用滑动触摸的球盘往复式摩擦磨损试验机,并连接进行测验。选用AlO(18mmx18mmx5mm)作为对磨材料,AlO陶瓷具有高硬度、高耐腐蚀性且不导电,对电化学测验结果的影响较小。AlO块的外表粗糙度为0.3gm。样品的露出面积为0.28cm。为了更容易地研究合金的腐蚀磨损,规划了一种圆柱试样磨蚀夹具,测验时,样品的一段露出于测验溶液中,另一段经过上部压力自密封,这种试验方式避免了样品需求封样的麻烦。测验期间,固定的样品作上试样,而固定于测验槽内的AlO块作下试样。为了提高实验的重复性,用人工海水代替天然海水来研Monel合金的腐蚀磨损行为,因为天然海水会跟着海域和季节的变换而变化。

海水的PH用0.1mol/L的NaOH溶液调节到8.2。电化学实验采用三电极体系:Monel合金作为工作电极,铂电极作为对比电极,Ag/AgCl(3.5mol/KCl溶液)电极作为参比电极。测试溶液为人工海水,在聚四氟乙烯测试槽内加入40mL人工海水。摩擦试验机的参数设置:恒定加载力N,滑动距离5mm,滑动频率2Hz。传感器实时监测样品滑动时的摩擦系数。为了研究恒电位对Monel合金腐蚀磨损的影响,做了以下3个系列的实验:

1)开路电位(OCP摩擦前,样品先在开路电位下稳定10min,然后开始摩擦,摩擦持续60min,摩擦停止后再稳定浸泡10min,全程记录开路电位的变化。

2)动电位极化实验。动电位极化实验包括测试不摩擦和摩擦状态下的极化曲线,做极化曲线测试前,先记录开路电位的变化,等开路电位稳定后开始做极化测试,电位扫描范围为-0.8~+1V,扫描速率为1mV/s。自腐蚀电位和自腐蚀电流密度等参数通过塔菲尔外推法得到。

3)恒电位下的磨蚀。在恒定的外加电位下进行磨蚀实验,同时记录电流密度和摩擦系数的变化。外加恒电位总共持续80min:摩擦开始前加10min,摩擦60min,摩擦结束后加10min。为了验证实验的重复性,相同条件下的实验至少重复3次。本文所有的电位值都是相对于Ag/AgCl参比电极。

2结果与讨论

2.1滑动接触对腐蚀反应的影响利用腐蚀磨损试验机和电化学工作站,对腐蚀磨损过程中的Monel合金的开路电位变化进行分

析,图1为Monel合金在N载荷下,滑动前、滑动过程中和滑动后的开路电位变化。滑动开始前,随浸泡时间的增加,开路电位出现缓慢增大,这是由于浸泡导致Monel合金表面生成了致密和完整的钝化膜,一旦摩擦开始,开路电位急剧降低并逐渐达到稳定,滑动停止后开路电位逐渐升高,并逐渐达到了初始滑动前的电位值。开路电位反映材料在腐蚀性溶液的电化学状态,Monel合金浸人海水时会形成钝化膜,因此初始浸泡时开路电位逐渐增加。摩擦导致表面钝化膜的破坏甚至去除,新露出的表面电化学活性更高,因此耐腐蚀性下降,表现出的电信号即是开路电位的降低。摩擦停止后,表面发生了再钝化,重新生成了钝化膜,因此开路电位又增加到了初始值。

开路电位的变化表明摩擦促进了腐蚀。为了进一步研究摩擦对Monel合金在海水中腐蚀行为的影响,测试了静态极化曲线和摩擦状态下的极化曲线,如图2所示。自腐蚀电位和自腐蚀电流密度,通过塔菲尔外推法从极化曲线上得到,结果如表2所示。静态极化曲线和摩擦状态的极化曲线最明显的不同在于:静态极化曲线存在明显的钝化区,而摩擦状态的极化曲线不存在钝化区。主要原因是摩擦去除了表面钝化膜,在摩擦状态下极化金属表面不能形成钝化层,因此极化曲线不存在钝化区。滑动磨蚀状态下的极化曲线阳极区出现了电流波动,原因是摩擦破坏了合金表面的钝化膜,而Monel合金的再钝化能力较强,因此表面钝化膜的去除和再恢复导致了电流波动。相比于静态时的参数,摩擦状态下的自腐蚀电位明显降低,并且自腐蚀电流密度明显增加。极化曲线的数据也表明摩擦促进了腐蚀。

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