NaCl溶液中离子注入铌316不锈钢的电化学行为

【摘要】本文采用离子注入技术对316不锈钢进行表面改性,通过注入具有良好耐腐蚀性能和导电性能的铌元素,提高不锈钢表面膜层钝化性能和耐腐蚀性能。应用极化曲线、交流阻抗和半导体性能测试等电化学技术对NaCl溶液中316不锈钢和离子注入铌316不锈钢的电化学行为及摩擦行为进行研究。研究结果得出以下结论：1.X-射线衍射分析发现,离子注入铌后316不锈钢表面形成的化学惰性良好的NbO2、Nb2O5膜层,使其基体的电化学性能得到提高。2.在NaCl溶液中极化曲线测试结果,随着实验温度升高、NaCl浓度增大、pH值减小,使离子注入铌316不锈钢的腐蚀电流密度增加、孔蚀电位降低,钝化电位区间减小,导致耐蚀性能变劣。在相同的条件下,离子注入铌316不锈钢的电化学性能优于316不锈钢。其原因归结于铌离子注入后Nb2O5、NbO2和Fe203氧化膜的形成阻滞了不锈钢合金元素的溶解,提高了耐蚀性能。3.交流阻抗谱测试结果表明,随着介质温度降低、NaCl浓度减小、pH值升高,离子注入铌316不锈钢的双电层电容Cdl及等效电阻Rct增大,容抗弧半径增大,低频区阻抗模值变大、相位角变小,相位角峰值频率域向高频区偏移或频率域增大,抑制和减缓了腐蚀反应。在相同条件下,离子注入铌316不锈钢交流阻抗谱测试结果优于316不锈钢,说明改善了电化学性能。4.Mott-Schottky曲线测试结果表明,在-0.2-0.2V电位区间内,在相同的温度、NaCl浓度和pH值条件下,离子注入铌316不锈钢与316不锈钢相比,M-S曲线的斜率增大,施主密度ND减小,平带电位EFB负向移动,空间电荷层厚度增大,点缺陷扩散系数减小,316不锈钢钝化膜的性能得到提高。5.摩擦测试结果表明,离子注入铌316不锈钢与316不锈钢相比,摩擦系数减小,耐磨性和硬度得到提高,改善了不锈钢的摩擦磨损性能。在0.35%NaCl溶液中低载荷、滑动速度和短距离滑动时离子注入铌316不锈钢的主要磨损形式为氧化磨损。
【作者】于乾乾；
【导师】梁成浩；侯中军；
【作者基本信息】大连海事大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】316不锈钢；离子注入；铌；NaCl；电化学行为；

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