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电沉积钨合金镀层的研究现状与应用进展

   日期:2019-12-09     来源:互联网    作者:admin    浏览:1    评论:0    
核心提示:电沉积钨合金镀层的研究现状与应用进展雷丹1,2 林琳3 张国超1,2 林冠发2(1.西安石油大学材料科学与工程学院,陕西西安710065;

电沉积钨合金镀层的研究现状与应用进展

雷丹1,2 林琳3 张国超1,2 林冠发2

(1.西安石油大学材料科学与工程学院,陕西西安710065;2.中国石油天然气集团公司石油管力学和环境行为重点实验室,陕西西安710065;3.西北工业大学材料学院,陕西西安710072)

摘要:介绍了电沉积钨合金镀层最常见的几种二元系、三元系及多元系合金类型,概述了在许多重要领域的研究和应用的现状与进展,分析了元素种类和含量对钨合金镀层硬度、耐磨性、耐蚀性和热稳定性等性能的影响,并详细探讨电镀工艺中镀液组成、温度、pH值、电流形式以及不同的热处理过程对钨合金镀层晶态与非晶态结构的影响,重点论述了钨合金镀层的耐蚀性与其晶体结构的关系,最后提出了今后钨合金镀层及其耐蚀性研究与应用的重要方向。

关键词:钨合金镀层 耐蚀性 电镀工艺 热处理 晶体结构

中图分类号:TG174.4文献标识码:A文章编号:1008-7818(2012)06-0002-05

0·前言

近年来,由于油气田开发条件越来越苛刻,我国的油田设备腐蚀是一种很严重的现象,尤其是H2S、CO2酸性腐蚀,许多油气管道中因含有H2S、CO2和地层水而极易出现穿孔、氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂等破坏行为。为保证油气田安全高效生产,通常对管道采取添加缓蚀剂、使用耐蚀合金钢、电化学保护、镀层保护等方法来提高管材的耐腐蚀性能,其中采用镀层保护是一种比较好的选择。钨合金镀层具有良好的耐蚀性、耐磨性、高硬度等性能,可以取代传统的铬镀层。在国内,系列钨合金防腐耐磨管柱已在胜利油田多个采油厂推广应用,取得了较好的应用效果[1]。但目前整个石油行业内由于缺乏对钨合金镀层腐蚀行为的全面系统认识,使得油田选用该材料时存在一定的盲目性,因此,钨合金镀层在H2S、CO2酸性腐蚀下的腐蚀行为研究是近年来国内外研究的一个热点。

1·常见电沉积钨合金类型

目前电沉积钨合金种类繁多,主要可分为两大类型,即二元系和三元系的钨合金镀层。常见的二元系钨合金镀层有:Fe-W、Co-W、Ni-W等;三元系钨合金镀层有:Fe-W-P、Ni-W-P、Fe-W-B、Co-W-B、Ni-W-B、Fe-Co-W、Ni-Co-W、Fe-Ni-W等。

1.1Fe-W、Co-W和Ni-W合金

Fe-W非晶合金镀层外观色泽与镀铬层相近,具有良好的耐蚀、耐热、耐磨性能。最初有人从氨-柠檬酸盐体系中电沉积出Fe-W合金镀层,随后研究了Fe-W合金镀层的电沉积机理,并考察了各种工艺条件对膜的影响,其中pH值、添加剂和温度是保证镀液稳定的关键。在其他条件保持不变的情况下,pH值为4~5.5,温度为20~60℃,添加剂为烷氧基化羟基炔时,由于镀液的分散能力与覆盖能力较好,所以,可获得各个性能较好的Fe-W非晶合金镀层[2]。虽然Fe-W非晶合金在酸性溶液中耐蚀性较强,但在中性和碱性溶液中其耐蚀性却较差[3.4],同时如经铬酸盐钝化处理,可大大提高抗Cl-的耐蚀性[5]。Co-W硬质合金具有一些特殊性能,如磁性、最高的抗拉强度、优良的电化学性能、耐腐蚀性能及吸波特性,因而在石油化工、船舶、电子工业及国防工业中有广泛的应用前景。揭晓华[6]等人的研究结果表明,Co-W合金电刷镀层经高温回火后,由于Co3W的析出而使其硬度提高,抗氧化性、热稳定性等均优于3Cr2W8V钢,可用作热锻模具的表面强化镀层。

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