一种NiTi合金耐蚀性能的正交试验研究【精品论文】 .pdf

第 1 3卷 第 1 期 2 0 0 1年 1月 腐蚀科学 与防护技 术 c0rros i on s c i enc e and p r ot e cti on te chnol ogy v0 l _ 1 3 no 1 j a n 2 0 0 1 一 种 n i t i 合金耐蚀性能的正交试验研究 赵兴科 一， 王 中 ， 蔡伟 ， 赵连城 ( 1 哈尔滨工业大学材料学院 暗尔滨 1 5 0 0 0 1 ) ( 2 哈尔滨 工业 大学威海分拉 威海 2 6 4 2 0 0 ) 摘要通过正交试验研 究了热处理厦化学处理对冷轧 n 舍金耐蚀性 的影响 结果 表 明 酸洗厦硝酸钝化能 够 明显提高n i t i 台金在 1 na c 1 溶液中的击穿 电位； 退火处理能够降低 n i ti 台金的自腐蚀电位厦 自腐蚀电巍 约 4 0 0 遇火的ni t i 合金试样的耐蚀性最好， 较冷轧态自腐蚀电流降低近一个数量级 水煮处理略降低 nit i 台垒的 自腐蚀电位与 自腐蚀电流， 一定程度上提高其耐 蚀性 关薯词n i ti 台金耐蚀性正 交试验 中圈分类号t g 1 7 8 文献标识码a 文章编号1 0 0 26 4 9 5 ( 2 0 0 1 ) 0 1 0 0 2 1 0 3 c0rros 1 0n res i s t nce 0lf a ni 1 i all0y i n 1 na ci sali ne s oluti on z hao xi n g k e t 一， w ang z h o n g t ， c aiw e i ， z hao li a n c h e n g t ( 1 s ma t e r i a l s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y ，h a r t n ni n s t i t u t e t c- h n o lo gy ， - a r b n 1 5 0 0 0 1 ) ( 2 we i ha l c a m p u s h a r b i n j “ o t “ t e c h nolo gy ，we i - a i 2 6 4 2 0 0 ) a bs t ra ct：th e e f f e c t s o f h e a t a n d c h e mi c a l t r e a t me n t s o n c o r r o s i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f a ni ti a l l o y i n 1 na cl s a h n e s o l u t i o n a r e s t u d i e d b y o r t h o g o n a l me t h o d th e r e s u l ts s h o w t h a t t h e b r e a k t h r o u g h p o t e n t i a l ma y b e i n c r eas e d b y p i c k l i n g a n d p a s s i v a t i o n an n e xi n g d e c rea s e s t h e f r e e c o r r o s i o n po t e n t i a n d c u r r e n t d e n s i t y ma r k e d l y de coc t i n g p r o c e s s i n g s e e ms h a v e n o e f f e c t o n t h e b rea k t h r o u g h a n d r e p a s s i v a t i o n p o t e n t i a l ， b u t s l i g h t l y red u c e s t h e f r e e c o r r o s i o n pot e n t i a l a n d c u r r e n t d e n s i t y key words：ni ti a l l o y c o r r o s i o n c h a r a c t ari s t i e s o r t h o g o n a l t e s t me t h o d n i t i 合金因其优异的形状记忆功能与超弹性 、 良好的力学性能和生物相容性 。 近年来在医学领域 作为永久植入体材料得到广泛应用【 1 _1 金属材料用 于生物医学的优点是 良好 的力学性能、 易加工； 缺点 是耐蚀性较差l 2 1 为满足 必要酌力学性能 、 生物相 容性、 灭菌等要求， 常需对医用 n i t i 合金进行多种 处理， 如冷热加工与热处理 、 抛光【 、 钝化及水煮 等_ 5 】 ， 本文研 究这些工 艺参 数对合 金耐 蚀性 的影 响 1试验方法 用正交方法进行试验 ， 因数 一水平见表 1 九五国家医学科教攻关项目( 9 6 9 0 7 0 l 一 0 2 ) 和黑龙江省科技攻 关 项 目( g9 8 c 2 1 1 3 6 ) 资助 收到初稿： 2 0 0 0 0 5 1 2 ； 收到修改稿 2 0 0 0 0 7 1 0 作者简介： 赵兴科， 男， 1 9 6 6 年生， 副教授 试验材料为 t 一4 4 8 ni ( ma s s ) 电弧熔炼后真 空 感应水冷锕坩祸重熔 铸锭经 8 5 0 。 2 4 h均匀化退 火， 热锻、 热轧至板厚 l mm 经多道冷轧 一真空退火 一 冷轧至 0 1 mm 终态为冷轧态 最后一道冷轧变 形量约为 5 0 线切割成 5 mm柏 m m板条 试样的处理顺序为退火一抛光一钝化一水煮 ta bl e 1 fa c t o r s a nd l e v e l s o f“1 i m m t e s t 维普资讯 2 2 腐 蚀科学 与防护技术 1 3卷 退火工艺见表 1 酸洗采 用 h fhn o 3 一h 2 o溶液 去除试样表面的氧化皮 ， 未酸洗试样用砂纸打磨 钝 化采用在室温 下浸泡于 2 0 4 0 硝酸溶液中 3 0 rai n 水煮处理是将试样置于蒸馏水中， 煮沸 1 4 h 涣【 试系统为 e g&g p a i 7 3型恒 电流 恒 电位 仪 利用电位台 阶测试稳态 阳极极化 曲线， 步长 3 0 l v m i n , 电解质为 1 na c 1 水溶液， 测试温度 3 7 2结果与讨论 评价材料耐蚀性的特征参数有击穿电位 eb 、 再 钝化 电位 e巾、 自腐蚀 电位 e 及 自腐蚀电流密度 i 等， 如图 1所示( no 4 试样) f 1 an o d e p o l a r r md o n t e s t c ll l v e a n d e l e c t r o c h e mi c a l p a r 丑 m et ers 由试验曲线得到的各试样的特征参数见表 2 用极差法分析各工艺因素对材料电化学特征参 量的影响， 结果见表 3 表 6 2 1 击穿电位 e h 由表 3可知 5个工艺因素按其对击穿 电位 的 影响程度由主到次的顺序为： c e b a d eb 是处于金属的钝化 电位 区， 金属表面产生局 部腐蚀所需要达到的最低 电位， 反映材料的抗 点蚀 及缝隙腐蚀能力 其值越高， 材料越不易发生局部腐 蚀 耐 蚀性越 好。硝酸钝 化及 酸洗 处理显著 提高 ni t i 台 金击 穿电位， 因此能够提高 ni ti 合金的耐 蚀性能 退火工艺对其影响较小 水煮处理对击穿电 位几乎无影响 2 2再钝化电位置 e ta b l e 4 re s u l l o r r p瞄 wlt 0 n p ot e nt i a l 由表 4可知， 5 个因素由主到次的顺序为： abcd e e 是 电位回扫过程中电流低于正向钝化 电流 ( 或与正程曲线相交) 时的 电位， 表 明原有的局部腐 蚀重新钝化 反映材料在腐蚀介质中靠 自身钝化 以 减少进一步 腐蚀 的能力 其值越高， 材料耐蚀性 越 好 从表 4可以看 出， 退火工艺对再钝化电位影响最 大 退火显著降低冷轧 ni ti 合金在 1 n a c l 水溶液 中的再钝化电位， 对合金的抗点蚀性能不利 2 3自腐蚀电位 e t a b l e 3 re s u l o fb r e a kt h r o u g h p o t mt l a l t a b l e 5re s u l t s o ft r e e e o r r o a n p o t e n t i tt l r 柚 g e 6o 维普资讯 1 期 赵兴科等 ： 一 种 n i t i 台金耐蚀性能的正交试 验研 究 由表 5可以看 出 5个 因素的影响 由主到次的 顺序为 ： a d c( e b ) 自腐蚀电位是材料在腐蚀性介质中稳定存在的 电位， 反映材料的表面状态量 从表 5可以看 出， 退 火温度对 ni t i 合金的 自腐蚀电位影响最大 退火温 度为 4 0 0 时具有最低的自腐蚀电位值 2 4自腐蚀电流 i 由表 6可以看出， 5个因素的影 响由主到次的 顺序为 ： ad be c 自腐蚀 电流反映材料在稳定状态介质中 自然腐 蚀的速度 由表 6可以看 出， 随退火温度提高， 自腐 蚀电流减小 从以上分析可 以得 出 除 自腐蚀电位主要与硝 酸钝化处理有关外， 其它各 电化学参数均主要与遇 火温度有关 随退火温度提高 各 电位降低， 而 自腐 蚀电流也 降低， 前者 降低耐蚀性， 后者则 提高耐蚀 性 综合上述分析得出结论 中温( m4 0 0 “c) 退火的 试样耐蚀性最好 图 2为各试样 x r d分析结果 可 以看 出 未退 火试样晶体不完整 存在非晶与晶体缺陷 处高能状 态， 电位高 自腐蚀 电流大 易腐蚀； 随退火温度提 高， 晶粒长大， 晶体缺陷减少， 在介质中的电位降低 腐蚀电流也降低 tab l e 6 re s ul t s o ff r e e c o r t o s i c u r r e nt d e mi t x 3结论 f 2 xrd r e s u l t s o f t e a l l o y s 硝酸钝化及酸洗处理可以显著提高 ni t i 合金 在 1 na c i 溶液 中的击穿 电位， 有利于提高该合金 的耐蚀性 退火工艺， 尤其是退火温度对冷轧 ni t i 合金再 钝化 电位、 自腐蚀电位及 自腐蚀电流有较大影响 随 退火温度升高 合金各特征电位与 自腐蚀 电流均降 低 约 4 0 0 退火时 ni t i 合金的耐蚀性最好 水煮工艺对 n i t i 合金在 1 na c i 溶液 中的击 穿电位和再钝化 电位无影响， 但略能降低该合金的 自腐蚀电位与 自腐蚀电流 一定程度上提高舍金 的 耐蚀性 参考文献： 1 】 p dt o nar， s t c k d d d u e fi gt w ma t e r i a l s s c i e n c e f o r u m。 2 o o o， 3 2 73 2 8： 63 2 厩嫂卿 撩国风 生物医学材料学 天津： 天津科技翻译出版 公司， 1 9 9 3 3 】 f o r d d s ， wh i t e s r ac m ma t e r 1 9 9 6 4 4 ( 6 ) ： 2 2 9