接觸腐蝕極化曲線分析

測(cè)試5083鋁合金、TA2鈦合金、TiAl合金鑄錠和涂層的極化曲線。由測(cè)試結(jié)果可以看出，TiAl涂層材料的自腐蝕電位和自腐蝕電流都介于TA2鈦合金與5083鋁合金之間，并且更靠近TA2鈦合金的測(cè)試值。

通過(guò)在鋁合金表面制備TiAl合金涂層縮小了鋁合金與TA2鈦合金的電極電位差，使接觸腐蝕驅(qū)動(dòng)力降低，這對(duì)5083鋁合金腐蝕防護(hù)有利。同時(shí)，從圖中還可以看到，TiAl合金鑄錠的電化學(xué)性能均明顯優(yōu)于TiAl合金涂層，綜合TiAl合金鑄錠和涂層的微觀形貌觀察可知，這是由于涂層中存在孔隙所造成的，這些孔隙可能成為Cl－ 擴(kuò)散的通道，使材料的腐蝕抗力降低。

TiAl合金涂層截面形貌，涂層中有較多未完全變形的TiAl合金顆粒（顆粒A），夾在未完全變形顆粒間的是發(fā)生完全變形的顆粒。涂層中不存在未變形顆粒，表明TiAl合金顆粒的塑性變形是顆粒發(fā)生沉積的必要條件。未完全變形的顆粒輪廓呈傘狀，在底端靠近基體位置發(fā)生了明顯的塑性變形，顆粒頂端仍保持原有的球形輪廓。噴涂層沉積過(guò)程是逐層堆積過(guò)程，基體正對(duì)噴槍時(shí)形成新生涂層；新生涂層離開噴槍，在壓縮空氣冷卻作用下溫度降低，塑性變形能力隨溫度降低而下降；當(dāng)下一層顆粒沉積時(shí)，待沉積顆粒與涂層表面已沉積顆粒發(fā)生碰撞，因已沉積顆粒溫度低，塑性變形量小，更多依賴于溫度高的待沉積顆粒底端發(fā)生塑性變形實(shí)現(xiàn)沉積，由此形成了未完全變形顆粒特有的傘狀形貌特征。

通過(guò)TiAl涂層在影像處理后的顯微圖像。計(jì)算涂層孔隙率為1．4%，涂層內(nèi)無(wú)通孔。涂層中的孔隙均在未完全變形顆粒底部附近，這是由于未完全變形顆粒對(duì)孔隙起遮蔽作用，使孔隙保留下來(lái)。

界面處元素分布曲線斜率較大，表明涂層與基體元素未發(fā)生明顯擴(kuò)散，涂層與基體的結(jié)合機(jī)理為機(jī)械結(jié)合。

涂層與基體界面為曲面過(guò)渡，凹凸不平。界面附近涂層較為致密，表明在界面附近噴涂顆粒與基體發(fā)生了較明顯的協(xié)調(diào)變形，TiAl合金顆粒與5083鋁合金基體發(fā)生協(xié)調(diào)變形是首層涂層實(shí)現(xiàn)沉積的必要條件。

鋁合金、鈦合金因具有密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高等特點(diǎn)，廣泛用作飛機(jī)、艦船的結(jié)構(gòu)材料。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，形成了許多鋁/鈦合金異質(zhì)金屬接觸結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)件中，與鈦合金接觸的鋁合金因具有更負(fù)的電極電位在接觸界面處發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕，給裝備的正常行駛帶來(lái)安全隱患。

TiAl合金一直被作為潛在的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料而進(jìn)行研究。TiAl合金具有一系列優(yōu)異的化學(xué)性能、物理性能和力學(xué)性能，如低密度、高彈性模量、高導(dǎo)熱系數(shù)、優(yōu)異的抗氧化性能和抗強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕性能等，因此研究和開發(fā)一直備受重視，目前在航空航天、汽車工業(yè)等高溫部件中應(yīng)用廣泛。然而，通過(guò)表面工程方法制備TiAl合金防護(hù)層，將其室溫下優(yōu)異的耐蝕、耐磨性能用于材料表面修復(fù)強(qiáng)化的研究仍處于起步階段。

Cantor和Tsunekawa分別采用真空等離子和低壓等離子噴涂方法，利用純Ti粉和純Al粉在低碳鋼基體上制備了TiAl基合金涂層，并研究了噴涂工藝對(duì)涂層的成分、組織與性能的影響。王漢功和李平等采用超音速電弧噴涂技術(shù)在LY12鋁合金表面制備了TiAl合金復(fù)合涂層，優(yōu)化了噴涂工藝參數(shù)，研究了涂層的物相組成、顯微結(jié)構(gòu)、結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度和耐磨性等，結(jié)果表明涂層由TiN（TiO）、Al、Ti、TiAl和Ti3Al組成，孔隙率<2．8%（氣孔大小為2～8μm），結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)28MPa，顯微硬度為631HV0．2，干摩擦條件下磨損體積為L(zhǎng)Y12鋁合金基體的1/38．84，磨損機(jī)制為磨粒磨損和氧化磨損。

超音速微粒沉積技術(shù)具有高速和低溫特性，使沉積顆粒在熔點(diǎn)溫度下獲取高動(dòng)能，可避免TiAl基合金粉體發(fā)生氧/氮化，同時(shí)在高速撞擊下提高顆粒的協(xié)調(diào)變形水平，有利于高質(zhì)量、原態(tài)TiAl基合金涂層的制備。文中采用超音速微粒沉積技術(shù)在鋁合金表面制備TiAl基防護(hù)涂層，用于解決鈦/鋁合金異質(zhì)金屬接觸電偶腐蝕的共性問(wèn)題 。

采用電化學(xué)工作站研究材料與TA2鈦合金偶接后的接觸腐蝕敏感性。在電路連接中，將TA2鈦合金與地線相連，將5083鋁合金、TiAl合金鑄錠和涂層分別作為工作電極與TA2偶接。當(dāng)腐蝕電流顯正時(shí)工作電極金屬發(fā)生腐蝕，腐蝕電流顯負(fù)時(shí)TA2鈦合金發(fā)生腐蝕。

接觸腐蝕電流隨時(shí)間變化，平均接觸腐蝕電流密度和接觸腐蝕敏感性測(cè)試結(jié)果。在接觸最初階段，5083鋁合金與TA2鈦合金接觸腐蝕電流在正值區(qū)迅速增大，表明腐蝕的是鋁合金。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，接觸腐蝕電流在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，此時(shí)伴隨著鋁合金表面鈍化膜生成破壞過(guò)程。

20h內(nèi)平均接觸腐蝕電流密度為16．2μA/cm2，接觸腐蝕敏感性為E級(jí)，不允許直接接觸使用。TiAl合金鑄錠與TA2接觸腐蝕電流較為平穩(wěn)，20h 內(nèi)的平均接觸電流密度為－0．23μA/cm2，發(fā)生電偶腐蝕的是TA2合金。

這是由于TiAl合金鑄錠較TA2鈦合金具有更高的自腐蝕電位，當(dāng)它們之間發(fā)生接觸時(shí)，TiAl合金為陰極，TA2鈦合金為陽(yáng)極發(fā)生腐蝕。因電極電位差較小，接觸腐蝕敏感性為A 級(jí)，可以直接接觸使用。TiAl合金涂層與TA2鈦合金接觸腐蝕電流較小，遠(yuǎn)低于5083的接觸腐蝕電流。

TiAl（Ti－45Al－7Nb－4Cr）涂層與TA2鈦合金接觸腐蝕電流放大圖，接觸腐蝕電流在接觸之初就迅速增大，達(dá)到最大值后降低，最后在一個(gè)穩(wěn)定平臺(tái)上波動(dòng)，接觸腐蝕電流為正，TiAl涂層發(fā)生腐蝕。這是由于TiAl涂層的電極電位低于TA2鈦合金，當(dāng)發(fā)生接觸時(shí)，TiAl合金涂層作為陽(yáng)極而發(fā)生腐蝕。在接觸開始階段，TiAl涂層表面保護(hù)性氧化膜層生成速度較慢，低于膜層的破壞速度，致使接觸腐蝕電流升高。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，涂層表面保護(hù)性氧化膜層生成與破壞速率達(dá)到平衡，涂層與TA2鈦合金的接觸腐蝕電流也趨于穩(wěn)定。TiAl涂層與TA2鈦合金20h內(nèi)的平均接觸腐蝕電流密度為0．21μA/cm2，它們之間的接觸腐蝕敏感性為A級(jí)，允許直接接觸使用，通過(guò)在5083鋁合金表面制備Ti－45Al－7Nb－4Cr涂層有效解決了鋁合金與鈦合金的接觸腐蝕問(wèn)題。

兩種異質(zhì)金屬存在電位差時(shí)，一般會(huì)使電極電位偏負(fù)的金屬發(fā)生接觸腐蝕。同時(shí)，兩種異質(zhì)金屬間的電偶腐蝕現(xiàn)象，還與材料表面狀態(tài)有關(guān)。在大氣環(huán)境中，TiAl合金鑄錠表面會(huì)形成一層薄而均勻的TiO2 Al2O3混合膜，而TA2鈦合金和5083鋁合金表面會(huì)分別形成單一的TiO2和Al2O3薄膜。3種氧化膜對(duì)Cl－ 的穩(wěn)定性由高到低為：TiO2 Al2O3混合膜> TiO2膜>Al2O3膜。因此，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3．5%NaCl溶液中，TiAl鑄錠與TA2鈦合金偶接時(shí)TA2鈦合金發(fā)生接觸腐蝕，5083鋁合金與TA2鈦合金偶接時(shí)5083鋁合金發(fā)生接觸腐蝕。采用噴涂技術(shù)制備TiAl合金涂層時(shí)，涂層最表層有孔隙，在大氣環(huán)境中，受孔隙影響形成TiO2 Al2O3混合膜層不均勻。在有Cl－ 作用時(shí)，混合膜層的穩(wěn)定性降低，在電極電位差的驅(qū)動(dòng)下與TA2鈦合金接觸后引起TiAl涂層腐蝕。

采用超音速微粒沉積方法在鋁合金表面制備防護(hù)層，通過(guò)平衡材料間電極電位差，可有效解決鈦/鋁合金間的接觸腐蝕問(wèn)題 。

（1）采用超音速微粒沉積技術(shù)在5083鋁合金表面制備了TiAl合金涂層，孔隙率為1．4%，無(wú)貫穿孔，涂層與鋁合金基體結(jié)合機(jī)制為機(jī)械結(jié)合。

（2）相對(duì)5083鋁合金，Ti－45Al－7Nb－4Cr合金防護(hù)涂層自腐蝕電位升高，自腐蝕電流降低，提高了鋁合金基體的耐蝕性能。

（3）通過(guò)在5083鋁合金基體上制備TiAl基合金涂層，使得與TA2鈦合金的接觸腐蝕電流密度由16．2μA/cm2 降為0．21μA/cm2，接觸腐蝕敏感性由E級(jí)降到A級(jí)，可以與鈦合金直接接觸使用 。

根據(jù)電腐蝕產(chǎn)生的部位分外腐蝕和內(nèi)腐蝕.外腐蝕指發(fā)生在防暈層和定子槽壁之間的電腐蝕;內(nèi)腐蝕是指發(fā)生在防暈層和主絕緣之間的電腐蝕.內(nèi)腐蝕的原因是由于線棒的表面防暈層與線棒主絕緣之間粘接接觸不好,存在微小空氣氣隙的緣故,如主絕緣表面不平整,半導(dǎo)體漆沒(méi)有浸透或半導(dǎo)體漆本身的問(wèn)題等.隨著發(fā)電機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展,"內(nèi)腐蝕"基本上已成為了一個(gè)歷史名詞

是用來(lái)描述在整個(gè)合金表面上以比較均勻的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語(yǔ)。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時(shí)，村料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問(wèn)題并不怎么令人擔(dān)心，因?yàn)?，這種腐蝕通常可以通過(guò)簡(jiǎn)單的浸泡試驗(yàn)或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測(cè)它。