工業(yè)純鐵和純鋁電極材料的表面改性研究.pdf

1、不銹鋼作為一種常用的金屬電極材料,因其具有良好的耐腐蝕及電化學(xué)腐蝕性能,其得到了廣泛的應(yīng)用。但在使用過程中在不銹鋼表面易生成一層致密的、連續(xù)的、不易脫落的Cr2O3氧化膜,該氧化膜導(dǎo)電性能極差,對(duì)于用作電化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的不銹鋼電極材料來說,耗電量將急劇增大,使企業(yè)生產(chǎn)成本提高,并且不銹鋼本身價(jià)格較昂貴,是碳鋼的數(shù)倍或者數(shù)十倍。工業(yè)純鐵或者低碳鋼材料價(jià)格便宜,但在使用過程中耐腐蝕性能較差、硬度較低,影響其使用壽命;而對(duì)于工業(yè)純鋁作為電極材料

2、來說,其在使用過程中也存在表面產(chǎn)生三氧化二鋁氧化膜導(dǎo)電性降低增加功率消耗的問題,并且純鋁的硬度低,不耐磨。因此,通過對(duì)工業(yè)純鐵和純鋁電極材料的表面改性,來改善和提高各自的使用性能具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值,同時(shí)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)成本的降低也具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文利用雙輝等離子滲金屬和多弧離子鍍技術(shù),對(duì)工業(yè)純鐵電極材料表面進(jìn)行滲鉬處理和對(duì)工業(yè)純鋁電極材料表面進(jìn)行鍍氮化鈦處理,以提高和改善各自的使用性能。尤其是在工業(yè)純鐵表面進(jìn)行等離子滲鉬,開創(chuàng)

3、了一種新型的電極材料。本文重點(diǎn)進(jìn)行了:工業(yè)純鐵電極材料表面進(jìn)行滲鉬改性處理,研究滲鉬工藝、滲鉬層組織、成份、物相結(jié)構(gòu)、硬度、電性能、耐磨性及耐腐蝕性能;進(jìn)行工業(yè)純鋁電極材料表面鍍氮化鈦鍍層的表面改性處理,研究鍍層成分、物相結(jié)構(gòu)、硬度、電性能、耐沖刷及耐腐蝕性能。試驗(yàn)研究結(jié)果如下:
　　一、工業(yè)純鐵電極材料表面滲鉬試驗(yàn)結(jié)果
　　(1)雙輝等離子滲鉬工藝優(yōu)化參數(shù)為:源極電壓800~850 V,保溫溫度1020℃,保溫時(shí)間4 h,

4、工作氣壓35 Pa,極間距25 mm,可獲得滿足使用要求的80μ m的滲鉬合金層;
　　(2)滲層組織為典型的柱狀晶,組織致密、連續(xù)、無裂紋和孔洞等缺陷;滲層中,鉬元素含量由表及里的呈遞減的梯度分布,滲層與基體呈現(xiàn)良好的固態(tài)冶金擴(kuò)散結(jié)合;
　　(3)滲層的物相為:Fe(Mo)固溶體和Mo相;滲層的表面硬度為248.5 HV0.05,高于基體試樣的表面硬度155.3 HV0.05,且滲層由表及里硬度呈遞減梯度分布;滲層的表面導(dǎo)

5、電性能優(yōu)于基體試樣;
　　(4)電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果顯示:純鐵基體試樣在1 mol/L H2SO4溶液、3.5％NaCl溶液、1 mol/L NaOH溶液中的相對(duì)腐蝕速率是滲鉬試樣的2.15倍、10.5倍、4.32倍;201不銹鋼試樣在1 mol/L H2SO4溶液、3.5%NaCl溶液、1 mol/L NaOH溶液中的相對(duì)腐蝕速率是滲鉬試樣的0.587倍、1.27倍、1.25倍;
　　(5)往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果顯示:純鐵基體

6、試樣和201不銹鋼試樣磨損量是滲鉬試樣磨損量的3.03倍和0.94倍;鉬元素的滲入起到了很好的減磨效果,使基體耐磨性能提高。
　　二、工業(yè)純鋁電極材料表面鍍氮化鈦試驗(yàn)結(jié)果
　　(1)氮化鈦鍍層表面顆粒較細(xì)小、液滴數(shù)目少并且鍍層致密、無明顯的孔洞和裂紋等缺陷;氮化鈦鍍層的物相為 TiN0.9相和 Ti相;工業(yè)純鋁電極材料表面鍍氮化鈦薄膜后,其表面導(dǎo)電性能較鋁基體試樣略有降低;
　　(2)電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果顯示:在1 mo