Ni-Ti合金多孔材料的制备及抗海水腐蚀性能研究

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如今,随着世界工业的快速发展,环境污染,资源浪费等问题越发严重,金属多孔材料具有比重小、比强度大、可焊性和易加工等优点,但是在实际的工业应用中,往往因为金属多孔材料的自身结构和金属特性,它们的抗海水腐蚀性能一直较差。因此,对金属多孔材料的抗海水腐蚀性能的研究意义重大。本文采用纯度为99%以上的Ni粉和Ti粉为原料,分别配制Ni Ti元素粉末质量比为6:4—7.5:2.5的四种混合粉末,利用粉末冶金的方法制备Ni-Ti合金多孔材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的表面形貌和组织结构进行表征分析,利用电化学方法(开路电位、动电位扫描和交流阻抗)和海水浸泡腐蚀实验分析Ni Ti合金多孔材料的抗海水腐蚀性能,研究工作主要取得如下结果:发现Ni、Ti元素粉末质量比为(6:4)、(6.5:3.5)、(7:3)和(7.5:2.5)的混合粉末分别在930℃、960℃、1000℃和1070℃下制备时,获得的Ni-Ti合金多孔材料成形最好,且具有均匀丰富的孔隙,对应的孔隙率分别为35.7%、36.2%、39.8%和40.7%。XRD分析结果表明,四组材料主要是由Ni Ti、Ni Ti2和Ni3Ti三种金属间化合物组成,对应三强衍射峰的位置大致为2θ=46°、44°和42°。三种物相中含量最多的为Ni3Ti化合物。利用浸泡腐蚀和电化学方法探究了上述四组Ni-Ti合金多孔材料在海水中的腐蚀行为和腐蚀机理,发现在海水浸泡腐蚀的前面8天,浸泡腐蚀前后质量变化率最大为4.65%,这是由于腐蚀前期钝化膜的形成和离子吸附的原因;浸泡腐蚀24天后样品质量和原始质量很接近,这是因为Ni离子的溶解和钝化膜(Ti O2和Ni O)的脱落,腐蚀过后样品表面变化不明显,依旧比较光滑平整。研究四组Ni-Ti合金多孔材料在海水中浸泡8小时的开路电位,发现它们的相对平衡电位分别为-0.11V、-0.13V、-0.14V和-0.16V,Ni Ti(6.5:3.5)合金多孔材料的自腐蚀电位最低为-0.2904V,其他三组分别为-0.49718V、-0.81797V和-0.43642V。其中Ni Ti(6.5:3.5)合金多孔材料耐蚀性最好,腐蚀电流密度为1.6944×10-4A/cm2,Ni Ti(6.5:3.5)合金多孔材料的交流阻抗测试结果表明其等效电路为两个时间常数串联模型。
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