为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响，选用3 mm光斑直径与50%搭接率，分别在1.1 GW/cm2与2.6 GW/cm2的激光功率密度下，采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理，结合表面形貌、化学成分、微观组织、物相、残余应力等，探索了不同激光功率密度下试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果显示：经过功率密度为1.1 GW/cm2的无吸收层激光喷丸处理后，试样表面形貌与微观组织得到了改善，表面形成了凸起与孔洞交错的多级结构及2~3 μm厚的致密重熔氧化层，深度方向出现晶粒细化现象，在100 μm深度处出现最大残余压应力。此外，相较于未处理试样与2.6 GW/cm2喷丸试样，1.1 GW/cm2喷丸试样的腐蚀电流密度分别降低了97.30%与82.46%，同时腐蚀后试样表面保持着完整的具有多孔特征的微纳结构，展现出最佳的抗腐蚀性能。无吸收层激光喷丸工艺显著提高了2024-T351铝合金表面的耐腐蚀性能。
激光技术 激光喷丸 2024-T351铝合金 电化学腐蚀 表面形貌 中国激光
2024, 51(12): 1202204
1 广东海洋大学 船舶与海运学院, 湛江 524005
2 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 湛江 524088
为了提高316L基材的耐腐蚀性能, 延长其在海洋环境下的使用寿命, 采用激光熔覆技术在316L不锈钢上制备出具有不同含铜量的Ni-Cu-WC的熔覆层, 利用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、电化学工作站对熔覆层的显微组织、显微硬度及耐腐蚀性能进行测试并分析其腐蚀行为。结果表明, 熔覆层与基材结合状况良好, Cu元素的加入部分抑制了碳化物增强相的形成而导致熔覆层的硬度有所下降; 同时熔覆层中的Cu元素可以有效提高其在海水中的耐腐蚀性, Cu质量分数为0.1时,抗腐蚀性能最佳, 在NaCl溶液(质量分数为0.035)中的腐蚀电位提升至-0.864 V, 腐蚀电流密度降低至0.1049 μA/cm2。此研究为后续激光熔覆制备耐海水腐蚀涂层提供了理论参考依据。
激光技术 复合涂层 激光熔覆 电化学腐蚀 316L不锈钢 laser technique composite coating laser cladding electrochemical corrosion 316L stainless steel
1 西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031
2 成都交大智辉激光科技有限公司，四川 彭州611936
采用纳秒脉冲激光器对TC4钛合金表面的氧化膜及油污进行激光清洗，研究了扫描速度对清洗后试样表面形貌、成分、元素含量及价态的影响规律，并分析了扫描速度对表面粗糙度、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当扫描速度为500 mm/s时，激光对基体的损伤大且会发生热氧化，表面形成TiO，O含量较高。随着扫描速度由3000 mm/s增加至10000 mm/s，表面逐渐变得光滑平整，O含量先降低后升高，Ti含量则先升高后降低。当扫描速度为9000 mm/s时，表面Ti含量（质量分数）达到最大值84.24%，O含量（质量分数）降至最小值4.54%，且粗糙度（Ra）最低约为0.907 μm，清洗效果最佳。扫描速度的增加使清洗后表面的粗糙度先升高后降低。此外，激光清洗可使TC4钛合金表面的硬度和耐腐蚀性能有所提高。
中国民航大学安全科学与工程学院，天津 300300
采用激光选区熔化（SLM）技术成形了AlMgScZr合金，分析了不同扫描速度下制备的合金的微观组织及其在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的动电位极化曲线和电化学阻抗谱，研究了SLM成形AlMgScZr合金的微观组织对其电化学腐蚀性能的影响。结果表明，在质量分数为3.5%的NaCl溶液中，SLM成形的AlMgScZr合金表现出明显的钝化行为。合金中的孔隙降低了表面钝化膜的稳定性，从而降低了合金的抗电化学腐蚀性能。由于熔池边界处高数量密度的Al3（Sc，Zr）颗粒可以作为微阴极促进Al基体的溶解，熔池边界发生了严重的腐蚀。此外，随着扫描速度的增大，AlMgScZr合金的晶粒尺寸逐渐减小、小角度晶界逐渐增多。晶粒尺寸的减小导致晶界密度和晶界处的活性原子数量逐渐增多，提高了钝化膜的生长速度，同时，小角度晶界的增多提高了晶界的稳定性，从而改善了合金的抗电化学腐蚀性能。
激光技术 激光选区熔化 AlMgScZr合金 微观组织 电化学腐蚀性能
1 浙江大学硅材料国家重点实验室材料科学与工程学院，杭州 310027
2 浙江大学杭州国际科创中心，杭州 311200
碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、热导率高、化学稳定性好等优异特性，是制备高性能功率器件等半导体器件的理想材料。得益于工艺简单、操作便捷、设备要求低等优点，湿法腐蚀已作为晶体缺陷分析、表面改性的常规工艺手段，应用到了SiC晶体生长和加工中的质量检测以及SiC器件制造。根据腐蚀机制不同，湿法腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。本文综述了不同湿法腐蚀工艺的腐蚀机理、腐蚀装置和应用领域，并展望了SiC湿法腐蚀工艺的发展前景。
碳化硅 湿法腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀 晶体缺陷 晶体表面 silicon carbide wet etching electrochemical etching chemical etching crystal defect crystal surface
1 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
2 上海理工大学机械工程学院, 上海 200093
3 机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240
对表面已进行喷砂处理的增材制造TC4钛合金在氩气环境下进行激光抛光实验,通过极化曲线测试研究了抛光前、后钛合金的耐蚀性,并结合表面粗糙度、晶粒尺寸、表面残余应力以及显微组织分析了激光抛光对TC4钛合金耐蚀性的影响。研究结果表明:抛光钛合金的自腐蚀电位与自腐蚀电流密度均大于未抛光钛合金,说明抛光钛合金相比于原始钛合金的被腐蚀倾向更小,但其一旦受到腐蚀,腐蚀速率会略大于原始钛合金。自腐蚀电位的升高源于钛合金表面粗糙度的降低,自腐蚀电流密度的增大则是因为表面晶粒的细化以及残余拉应力的存在。
激光技术 增材制造 TC4钛合金 激光抛光 电化学腐蚀
1 河北工业大学 电子信息工程学院, 天津 300401
2 中国科学院半导体研究所 半导体照明研发中心, 北京 100083
利用热氧化法将电化学腐蚀制备的多孔GaN薄膜氧化成三维孔隙状β-Ga2O3薄膜, 分析了多孔GaN薄膜与传统GaN薄膜在氧化机理上的区别, 并通过材料表征证明了多孔GaN薄膜能够实现更快的氧化速率。随后将氧化生成的β-Ga2O3薄膜制备成MSM型β-Ga2O3基日盲紫外探测器, 在260nm光照及10V偏压下, 器件的响应度为16.9A/W, 外量子效率为8×103%, 探测率D*达到了2.03×1014Jones, 能够满足弱光信号的探测需求。此外, 器件的瞬态响应具有非常好的稳定性, 相应的上升时间为0.75s/4.56s, 下降时间为0.37s/3.48s。
热氧化 电化学腐蚀 深紫外探测器 thermal oxidization electrochemical etching β-Ga2O3 β-Ga2O3 solar-blind photodetector GaN GaN
1 内蒙古电力科学研究院, 内蒙古 呼和浩特 010020
2 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010051
3 内蒙古工业大学 材料科学与工程学院, 内蒙古 呼和浩特 010020
4 内蒙古能源发电金山热电有限公司, 内蒙古 呼和浩特 010106
研究纳米Fe-Al/Cr3C2复合涂层的抗电化学腐蚀性能, 确定纳米Fe-Al/Cr3C2团聚颗粒加入量的最佳值。采用三电极系统, 对微米Fe-Al/Cr3C复合涂层、纳米Fe-Al/Cr3C2和分别添加了5%, 10%, 15%纳米Fe-Al/Cr3C2团聚颗粒的系列复合涂层抗电化学腐蚀性能进行测试; 利用Zview软件拟合交流阻抗谱, 从定性到定量拟合对纳米Fe-Al/Cr3C2系列复合涂层的电化学腐蚀行为进行分析; 利用扫描电子显微镜观察腐蚀后涂层表面形貌。添加了5%纳米Fe-Al/Cr3C2团聚颗粒的复合涂层自腐蚀电位为-0.775 V, 自腐蚀电流为0.280 mA/cm2, 与其它涂层相比抗电化学腐蚀性能最优; 此处添加的5%纳米级Fe-Al/Cr3C2团聚颗粒的复合涂层的特征主要以均匀腐蚀性为主, 而其它Fe-Al/Cr3C2复合涂层都表现为一定的局部腐蚀特性。Fe-Al/Cr3C2复合涂层本身的抗电化学腐蚀特性会受到Fe-Al/Cr3C2团聚颗粒的影响而存在改善的价值。加入量低于最佳值时, 涂层因表面质量没有得到改善而抗电化学腐蚀性能较低; 加入量高于最佳值时, 涂层因表面高活性而导致抗电化学腐蚀性能较低。
纳米材料 复合涂层 抗电化学腐蚀 nano material Fe-Al/Cr3C2 Fe-Al/Cr3C2 composite coating electrochemical corrosion resistance property
北京京东方显示技术有限公司 工艺开发部, 北京 100176
随着GOA(Gate On Array)技术的不断发展, 在小尺寸TFT-LCD窄边框显示屏上的应用也越来越频繁, 但是由于GOA电路的复杂性和TFT器件自身的稳定性, 以及外界温度、湿度的影响, 显示屏还存在显示不稳定的问题。本文针对小尺寸TFT-LCD GOA显示屏在高温高湿环境下产生的异常显示横纹, 进行了深入分析与改善研究。通过对GOA区域ITO过孔电阻测试、显微镜检查以及修复实验验证, 找出了不良产生的直接原因为ITO发生腐蚀, 过孔电阻增大, 导致GOA驱动信号无法上下导通。接着进一步研究ITO腐蚀发生的条件、ITO腐蚀情况、驱动信号对应关系以及腐蚀成分, 证明了ITO发生腐蚀原因为产品长期工作(200 h左右)在高温高湿环境下, 由于水汽的不断渗入, 使GOA区域ITO发生了电化学腐蚀效应。最后根据电化学腐蚀原理, 通过采用隔水性强的封框胶、增加ITO膜厚以及降低ITO电位差等措施对工艺进行了改善, 结果表明改善后的显示屏超过1 000 h, 未发生ITO腐蚀。
窄边框 ITO电化学腐蚀 横纹不良 TFT-LCD TFT-LCD slim border GOA GOA electrochemical corrosion of ITO horizontal stripes defect
采用激光增材制造(LDM)技术在TC4钛合金基体表面制备了TC4钛合金熔覆层,研究了不同扫描速率下制备的熔覆层的组织、显微硬度以及其在H2SO4溶液中的抗电化学腐蚀性能。结果表明:熔覆层的主要物相为α-Ti,且在β晶界附近生成了细针状α'马氏体,组织呈正交状网篮结构;随着扫描速率增大,熔覆层的平均显微硬度先增大后减小,腐蚀电流密度先降低后升高,电荷转移电阻先增大后减小,即其耐蚀性先增强后减弱;当扫描速率为10 mm/s时,熔覆层具有最大的平均显微硬度(390 HV)、最小的腐蚀电流密度(1.2337 μA·cm
-2)、最大的电荷转移电阻(11500 Ω·cm
-2),此时的熔覆层具有较好的抗电化学腐蚀性能。
激光技术 激光增材制造技术 TC4钛合金 电化学腐蚀 硫酸
