微液滴在大气腐蚀过程中的作用

采用Kelvin探头和体视显微镜观察技术,研究了微液滴在金属表面液膜形成过程中的作用.金属表面电位分布特征和显微镜在线观察的结果表明,微液滴可以增强金属表面的润湿能力,促进液膜在金属表面的形成和扩展,并能促使金属表面不同部位的液膜的扩展和交联,形成大面积连续液膜,从而促进大气腐蚀过程的快速发展.     

微液滴现象与大气腐蚀——Ⅰ.微液滴的形成与扩展

采用改变相对湿度、无机盐粒/金属组合和环境气氛等参数的方法研究了微液滴形成、生长的特征及其与大气腐蚀过程的关系.结果表明,微液滴形成和生长与气氛中氧和相对湿度及盐粒/金属组合密切相关.在大气环境中,微液滴形成和生长需要两个前提条件:第一,环境相对湿度须高于盐粒水解液滴液面的饱和蒸气压;第二,水解液滴下的金属应能被液滴腐蚀.     

Q235钢/NaCl液滴界面微区电化学特征参数分布特征

本文采用扫描Kelvin探针、扫描振动电极等方法表征了NaCl液滴覆盖下Q235钢表面的微区电化学参数分布的特征.结果证实,NaCl液滴下碳钢表面的电位分布和电流密度分布是不均匀的,中心为阳极区,边缘为阴极区.液滴中心和边缘阴阳极电位相差0.4 V,阴阳极电流密度相差0.9μA/cm2.NaCl液滴下碳钢表面电化学参数的不均匀分布导致液滴边缘发生强烈的阴极极化,导致附近区域碱性化是微液滴形成的主要原因.     

微液滴现象与大气腐蚀Ⅲ.干湿交替下微液滴的扩展行为

采用在线显微技术考察了25℃、相对湿度50%和90%的干湿交替作用下,有无外部极化时微液滴的形成和扩展规律.结果表明,没有施加外部极化,干湿循环次数对微液滴的形成和扩展影响不大.在极化状态下,随着干湿循环的进行,微液滴覆盖区交替收缩和扩张,极化电流和极化电阻发生脉冲性变化,极大极化电流随干湿交替次数的增加而递增,极大极化电阻则随干湿交替的进行而减小.在干湿交替作用下,微液滴的扩展与腐蚀电流之间相互影响、相互促进.     

NaCl液滴下304不锈钢表面电化学性质研究

利用丝束电极技术研究NaCl液滴下304不锈钢表面电化学参数分布及其随腐蚀时间的变化规律。结果表明,液滴下不锈钢丝束电极表面的腐蚀电位分布和电偶电流分布均呈现空间、时间上的不均匀性;丝束电极表面随机形成局部阴极区和阳极区,而且随着腐蚀时间的延长,局部区域的极性发生反转。液滴下电极表面的腐蚀程度和不均匀程度均随腐蚀时间的延长先增加后减小,在腐蚀12 h时达到最大。     

酸性土壤环境中Q235钢的微生物腐蚀行为

采用电化学阻抗谱(EIS)、极化电位扫描等电化学技术和微观形貌观察方法研究含硫酸盐还原菌(SRB)的酸性红壤环境中Q235钢的微生物腐蚀(MIC)行为及对应电化学过程特征。结果表明:酸性红壤环境中,前4 d为环境适应期,期间SRB细菌数量减少,SRB对腐蚀电化学过程没有显著影响;生长期中SRB促使Q235钢的自腐蚀电位和极化电阻降低,腐蚀速率增大;EIS极化电阻测试结果表明,有菌红壤中腐蚀速率约为无菌红壤中的2倍。SRB呼吸代谢活动可与红壤颗粒表层Fe OOH等铁氧化物作用,引起Fe OOH的微生物异化还原,促进Q235钢的腐蚀电化学过程。     

厌氧微生物对紫铜腐蚀行为的影响

采用开路电位、电化学极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)研究了紫铜在海洋厌氧菌影响下的腐蚀行为。结果表明,扫描电子显微镜SEM形貌分析结果表明在紫铜上附着的SRB海洋微生物呈微弯杆状,材料表面形成较致密的半透明的生物细菌膜。电化学测试结果表明,紫铜在SRB细菌培养基海水中的腐蚀过程主要受活化极化控制,SRB微生物的存在导致紫铜的开路电位和活化极化率变小,从而加速了紫铜的腐蚀进程。     

天然海水中微生物膜对316L不锈钢腐蚀行为研究

采用电化学技术包括开路电位、电化学阻抗谱、动电位极化、循环极化、表面表征技术、包括扫描电镜和能谱分析研究了316L不锈钢在天然海水中微生物膜影响的初期腐蚀行为。研究表明,海洋微生物在不锈钢表面发生附着形成生物膜。在天然海水中不锈钢的开路电位正移约450mV,而在灭菌海水中不锈钢的开路电位基本保持不变。电化学阻抗和极化实验结果指出,海洋微生物膜使不锈钢阻抗增加,点蚀电位升高,生物膜抑制了不锈钢的腐蚀发生。这种抑制作用经历了一个先变大后减小的过程。天然海水中,海洋生物膜的附着和其代谢产物作用使不锈钢的耐蚀性能得到提高,这一耐蚀性能的提高与生物膜影响的阳极抑制作用有关。     

JT345经济型耐大气腐蚀钢锈层电化学研究

利用自腐蚀电位测定、线性极化、阳极极化、交流阻抗等试验方法对JT345经济型耐大气腐蚀钢的锈层和裸钢进行研究,与Q235B及CortenA钢对比了它们的耐大气腐蚀性能和规律。电化学试验表明,大气腐蚀过程中生成的锈层使电化学阳极过程受到显著的阻滞。从热力学上看,自腐蚀电位正移320mV以上;从动力学上看,锈层表面趋于钝化,阳极电流降低两个数量级以上。     

加速腐蚀试验下PCB-ENIG的腐蚀电化学行为

目的 针对化学镀镍金印制电路板(PCB-ENIG,Electroless Nickel Immersion Gold Printed Circuit Board)模拟舰载机服役的海洋大气环境,研究其腐蚀电化学行为.方法 基于实测的环境数据,编制适用于电子设备的加速腐蚀试验环境谱,在实验室条件下开展加速腐蚀试验研究.采用电化学工作站定期测试分析试样的电化学阻抗谱,以电荷转移电阻Rct的倒数(1/Rct)为腐蚀速率表征参数,分析其宏观电化学行为.采用扫描Kelvin探针技术(SKP)定期测试试样表面伏打电位分布特征,以电位均值μ和标准差σ等参数表征微区电化学特性.结果 第0～1周期,电荷转移电阻Rct由217.43 k?·cm2增至283.41 k?·cm2,腐蚀速率小幅度降低,主要发生微孔腐蚀.第1～4周期,随着腐蚀周期的延长,微孔表面附着的腐蚀产物出现龟裂、剥落等现象,对腐蚀介质的阻挡作用减弱,阻抗弧半径不断减小,腐蚀速率不断增大;第4周期,Rct达到最小,仅为44.62 k?·cm2,腐蚀速率达到最大,表面伏打电位均值μ降至?381.37 mV,σ增至55.52,呈现明显的阴阳极,腐蚀倾向较大.第5～7周期,腐蚀加重,表面腐蚀产物不断积聚,形成一层较厚的腐蚀产物层,腐蚀速率不断减小;第7周期,电荷转移电阻达到最大,为311.31 k?·cm2,表面电位均值升至?256.45 mV,电位标准差较大,电位分布较为分散,说明腐蚀产物的积聚会降低腐蚀速率.结论 不同腐蚀周期,PCB-ENIG试样表面微区Kelvin电位服从正态分布;随着加速腐蚀时间的增长,PCB-ENIG腐蚀速率呈减小-增大-减小的变化规律.     

新型腐蚀电化学传感器在金属材料大气腐蚀现场检测中的应用

研制了适用于金属材料大气腐蚀监检测的电化学传感器,通过电化学噪声技术研究Q235B和T91钢在舟山海洋大气中的腐蚀电化学行为,利用电位/电流标准偏差或噪声电阻值的变化得到表征金属材料大气腐蚀过程的特征参数。结果表明,该传感器可成功实现钢铁材料大气腐蚀的实时在线监检测。均匀腐蚀过程的电流噪声标准偏差和噪声电阻值的变化与腐蚀速率有直接关系;局部腐蚀过程中电流噪声标准偏差的变化一定程度上可反映腐蚀速率的变化,但噪声电阻值与腐蚀速率并无直接关系。     

16MnR低合金钢在KOH溶液中的腐蚀行为

研究了16MnR低合金钢在不同浓度KOH溶液中的腐蚀行为和腐蚀速率,并利用电化学测试对16MnR钢腐蚀过程中的电化学行为特征进行了研究。结果表明：随着KOH浓度的增大,16MnR钢的自腐蚀电位和极化电阻变低,自腐蚀电流密度变大,维钝电流密度也有所增加,腐蚀速率变大;电化学阻抗谱分析所得结论与线性极化和动电位极化的结果相一致。扫描电镜观察表明：在浸泡腐蚀实验中,16MnR钢表面的腐蚀程度随KOH浓度的增大而越来越严重,能谱分析表明该腐蚀产物主要为Fe₂O₃。     

基于扫描电化学显微镜产生/收集和反馈模式研究纯Mg腐蚀行为

应用扫描电化学显微镜的产生/收集和反馈模式,研究纯Mg在NaCl和Na2SO4溶液中腐蚀过程中的微区(点、线、面)析氢行为和活性点的演变过程.实验结果显示,无论在NaCl还是Na2SO4溶液中,阴极极化和阳极极化均促进析氢,与传统集气法获得的纯Mg腐蚀过程存在负差数效应一致,但析氢速率在微区范围内波动加大,不稳定,且与极化程度有关.析氢速率随NaCl浓度增加而增加,但随Na2SO4浓度增加而减少.NaCl浓度增大、pH值降低、阳极极化有利于Mg表面活性点的产生.     

炼油厂冷却水系统硫酸盐还原菌对316L不锈钢点腐蚀的研究

用开路电位、动电位扫描、电化学阻抗技术和扫描电镜等方法,研究了316L不锈钢在硫酸盐还原菌(SRB)溶液中的腐蚀电化学行为,分析了炼油厂冷却水系统微生物腐蚀的特征及机制.结果表明,在含有SRB溶液中的自腐蚀电位(Ecorr)和点蚀电位(Epit)随浸泡时间的增加而负移,极化电阻(Rp)随浸泡时间的增加而减小;在含有SRB溶液中的腐蚀速率均大于在无菌溶液中;SRB的生长代谢活动影响了316L SS表面的腐蚀过程,使不锈钢表面的钝化膜层腐蚀破坏程度增加,加速了316L SS的腐蚀.     

CT80连续油管钢的电化学腐蚀行为

用动电位极化和电化学阻抗谱测量方法研究了CT80钢连续油管钢在模拟长庆油田高矿化度油井水中的腐蚀行为,并考察了矿化度和预腐蚀对腐蚀过程的影响.结果表明,随着腐蚀溶液矿化度的增大,材料的开路电位正移,电荷传递电阻先减小后增大,电化学腐蚀速率与矿化度呈非直线规律.在矿化度为23.204 g/L时,CT80钢材料具有最大的腐蚀速率.随着预腐蚀时间的延长,电荷传递电阻增大,相应的电化学腐蚀速率有所降低.     

海水中黄铜焊接接头腐蚀行为的研究

本文应用微探头电位扫描法和电偶实验技术,研究了几种黄铜接头金属的耐蚀性,并探讨了它们之间耐蚀性不同的原因。结果表明,黄铜熔敷金属在海水中的腐蚀主要是脱锌腐蚀,填充金属中加入铝,可减少这类选择性腐蚀。其作用机理是铝参与了表面成膜,而含铝的表面氧化膜能显著改善合金的电化学行为。同时证实了微探头电位扫描法可预测黄铜焊接接头在海水中的电化学腐蚀行为。     

银在氢氧化钠溶液中的电化学行为

通过设计三电极电化学系统,采用循环伏安、动电位阳极极化以及恒电位阳极极化方法研究了银在不同氢氧化钠溶液的电化学行为。结果表明:银在NaOH溶液中,循环伏安和动电位阳极极化正向扫描中出现Ag2O和AgO的氧化峰。随着NaOH浓度的增加,在相同电极电位条件下,阳极电流密度逐渐增加,极化后银的腐蚀增质也随之增加;极化后样品表面的腐蚀产物聚集更为严重,出现较多的孔洞和微裂纹,从而为电解质溶液和基体之间的物质传输提供了更多通道,加速了银的电化学腐蚀进程。     

硫离子对碳钢腐蚀性的影响

利用恒电位极化法研究了45#碳钢在Na2S溶液中的电化学行为，用失重法研究了45＃碳钢在不同温度、不同浓度Na2S溶液中的腐蚀速率，采用场发射扫描电子显微镜观察其表面的腐蚀形貌.结果表明：在极化电位较低时，腐蚀过程为电化学控制，当电位升高到-0.4 V以后，出现了极限传质扩散区；在同一质量分数Na2S溶液中，温度升高加速了腐蚀反应的阳极过程；45＃碳钢在Na2S溶液中腐蚀速率随Na2S质量分数的增加，先降低后升高；Na2S含量较低时，腐蚀主要为点蚀，Na2S含量较高时，为均匀腐蚀.      

高铬耐候钢的电化学行为研究

    应用动电位扫描和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了高铬含量对耐候钢电化学行为的影响.动电位扫描极化曲线结果表明,增大钢中铬质量分数可以提升耐候钢的自腐蚀电位E0,降低耐候钢腐蚀速率;电化学阻抗谱分析结果则显示高铬耐候钢具有较致密有效的腐蚀产物膜,抵御离子传导能力增强.     

气相环境中无机盐微粒沉积金属表面的电位分布

使用扫描Kelvin探头参比电极技术研究了气相环境中无机盐微粒沉积诱发金属腐蚀过程的电位分布特征．结果表明。金属电位分布的变化与无机盐的种类和环境相对湿度有密切关系．在较低相对湿度下，无机盐的沉积不会改变金属表面均匀的电位分布；在较高相对湿度下，沉积无机盐位置的电位首先会形成电位深谷，然后深谷周围区域的电位逐渐升高，形成火山型不均匀电位分布．Na2SO4、NaCl和KCl等无机盐在Zn和钢表面沉积均可观察到这种电位分布的变化．无机盐的沉积诱发的不均匀电位分布在金属表面形成了阴极区和阳极区，构成了腐蚀原电池，从而开始了大气腐蚀过程．