等离子体基低能氮离子注入奥氏体不锈钢的电化学腐蚀行为研究

摘要

采用等离子体基低能离子注入装置在不同注入温度、气压条件下氮离子注入316奥氏体不锈钢。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析不同工艺氮离子注入前后316不锈钢的表面相结构、成分和形貌；利用显微硬度计研究离子注入前后316不锈钢的硬度变化；利用阳极极化和电化学阻抗谱（EIS）测量技术研究离子注入前后316不锈钢的电化学腐蚀行为，根据EIS测量结果的讨论，建立等效电路，并采用ZsimpWin软件对其进行拟合。研究结果表明： 在7×10-2Pa下，随氮离子注入温度升高，合金表面氮含量增加，由320℃的14．51％升高到380℃的20．14 at．％；3．5％ NaCl溶液中，阳极极化曲线上的维钝电流密度降低，击穿电位升高，交流阻抗谱上的容抗弧直径和|Z|值增大，相位角平台变宽、增高，耐蚀性提高。在380℃下，当气压由7×10-2Pa降低到3×10-2Pa时，表面氮含量由20．14％增加到25．12 at．％，γN相衍射峰增强；在3．5％NaCl溶液中，阳极极化曲线呈现自钝化-过钝化溶解过程，未发生点蚀，且过钝化电位提高了200 mV，表明γN相改性层具有优异的抗点蚀性能。ECR微波等离子体基低能氮离子注入316不锈钢的最佳工艺参数为380℃，3×10-2Pa，γN相改性层的厚度约为5μm，平均硬度达HV0．1N1171 MPa，比316不锈钢提高了三倍多。 改性前后316不锈钢在3．5％NaCl溶液中Bode图表明，电极反应过程的等效电路为R（QR）（QR）；浸泡时间由1 h增加到3 h时，相位角平台变宽增高，表明钝化膜的均匀性致密性提高，当浸泡时间大于3 h以后，Bode图曲线相似，钝化膜处于溶解-再钝化平衡状态；γN改性层表面形成的钝化膜电阻R2为662．6 kΩ·c㎡，比316不锈钢提高了196kΩ·c㎡，弥散系数n2由316不锈钢的0．847提高到0．901，说明γN相具有强的再钝化能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1不锈钢耐磨损腐蚀复合表面处理技术

1.2等离子体基低能离子注入技术的研究与发展

1.2.1电子回旋共振(ECR)微波等离子体原理及关键

1.2.2小锈钢低能离子注入—同步热扩散的主要传质机制

1.2.3等离子体热扩散吸收的补充传质机制

1.2.4电子回旋共振微波等离子体基低能离子注入技术特点

1.2.5电子回旋共振微波等离子体技术其他应用

1.3本论文的研究内容、目的及意义

第二章实验方法

2.1试样的制备

2.2.实验装置和方法

2.3分析方法

2.3.1组织结构及形貌分析

2.3.2腐蚀行为研究

2.3.3显微硬度

本章小结

第三章结果与讨论

3.1工艺参数对316不锈钢改性层组织结构及耐蚀性能的影响

3.1.1温度对改性层组织结构及耐蚀性能的影响

3.1.2气压对改性层组织结构及耐蚀性能的影响

3.2最佳工艺参数下γN相改性层的研究

3.2.1 γN相改性层的硬度

3.2.2γN相改性层的横截面形貌

3.3最佳工艺参数下γN相改性层的电化学腐蚀性能

3.3.1 γN相改性层在3.5%NaCl溶液中的阳极极化行为研究

3.3.2 γN相改性层在3.5%NaCl溶液中的EIS研究

本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢