碳鋼超聲磷化膜和涂層封孔膜在模擬干熱巖地?zé)崴械哪透g性能.pdf

1、干熱巖環(huán)境下的腐蝕問題嚴(yán)重制約著干熱巖的有效開發(fā)和利用。本文在總結(jié)國內(nèi)外解決腐蝕問題方法的基礎(chǔ)上，提出采用環(huán)保的超聲磷化工藝和表面涂層封孔技術(shù)，來改善干熱巖地?zé)崴h(huán)境下碳鋼基底表面的耐腐蝕性能。
　　通過掃描電鏡（SEM）圖像表征以及常溫極化曲線測量等手段，對超聲磷化工藝參數(shù)進(jìn)行了考察，以確定較優(yōu)的工藝參數(shù)。結(jié)果表明，超聲處理能夠明顯降低磷化膜的晶粒大小，提高磷化膜在模擬干熱巖地?zé)崴械哪透g性能；采用硫酸羥胺（HAS）、Mn2+

2、、NO3－三種促進(jìn)劑協(xié)同促進(jìn)磷化時(shí)，得到的磷化膜的抗腐蝕性能最佳。pH值和磷化時(shí)間是磷化工藝兩個(gè)重要參數(shù)，均需保持在較優(yōu)的范圍內(nèi)。較優(yōu)的磷化工藝條件為：磷化液組成：ZnO：12-15 g·L-1，H3PO4(85 wt.％)：50-80 g·L-1，HAS：8-10 g·L-1，NaNO3：20-30 g·L-1，Mn(NO3)2(50 wt.%)：2-4 g·L-1；pH值：2.6-2.8；超聲磷化時(shí)間：30-40 min。
　

3、　通過浸漬實(shí)驗(yàn)考察了磷化膜在模擬干熱巖中的防腐性能。浸漬后涂層表面的SEM形貌分析表明，超聲磷化膜在80C浸漬14 d后表面幾乎不受腐蝕，150C下雖然腐蝕較為嚴(yán)重，但未見腐蝕產(chǎn)物的沉積。傳統(tǒng)磷化膜和工業(yè)磷化膜在80C和150C的浸漬實(shí)驗(yàn)后，表面覆蓋了較為致密的腐蝕產(chǎn)物，耐腐蝕性能遠(yuǎn)低于超聲磷化膜。交流阻抗譜圖顯示，隨著浸漬溫度和腐蝕性離子Cl-濃度的不斷增加，耐腐蝕性能隨之降低。溫度和結(jié)垢性離子的濃度同時(shí)又對膜層表面的結(jié)垢性能有一定的

4、影響，結(jié)垢可以減緩腐蝕過程。超聲磷化膜的耐腐蝕性能隨著浸漬時(shí)間的延長而下降。當(dāng)浸漬時(shí)間為336 h時(shí)，超聲磷化膜的電荷轉(zhuǎn)移電阻 Rct為36.90 k·cm2，高于碳鋼的15.54 k·cm2，仍有較優(yōu)的抗腐蝕能力。
　　為進(jìn)一步提高耐腐蝕性能，采用溶膠凝膠二氧化硅（sol-gel SiO2）涂層技術(shù)對超聲磷化膜進(jìn)行了封孔處理，并通過表面分析和浸漬實(shí)驗(yàn)考察了耐腐蝕性能。結(jié)果表明：磷化膜經(jīng)封孔后表面更為致密，粗糙度更小，接觸角更大。