王凤平[1]2000年在《大气CO_2浓度升高对金属大气腐蚀的影响》文中研究指明本工作为国家自然科学基金项目(批准号:59871051)的一部分,也是我所与瑞典皇家工学院国际合作项目的一个子项目。起止年月:1999年1月至2001年12月。本项研究,利用石英晶体微天平(QCM)、双电极大气腐蚀监测电池ACM系统、红外光谱仪(IRAS)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)等技术,对大气中不断增加的CO_2对金属(Zn、UNS G10190)的腐蚀规律做了系统研究。此外,还应塔里木油田开发的需要,对含CO_2油井产出水和回注污水的腐蚀和结垢倾向进行了现场和实验室仿真模拟研究,分别得到了一些新的研究结果。主要包括如下几个方面:1. Zn在薄液膜下的大气腐蚀动力学通过QCM对薄液膜下的大气腐蚀研究,首次研究阐明了Zn在含CO_2薄液膜下的大气腐蚀动力学方程符合幂函数的变化规律,即腐蚀速率和润湿时间的n次方成正比,V_c=At~n,阐述了方程中各个量的物理意义,同时利用现代物理实验方法(IRAS、XEDS),研究阐明了金属Zn在含CO_2潮湿大气中的腐蚀产物为碱式碳酸盐。当CO_2浓度较低时,腐蚀产物具有保护性;当CO_2浓度较高时,腐蚀产物是放射状针孔形的疏松产物,不具有保护性。提出了CO_2加速金属大气腐蚀的三种可能的机理。首次用QCM实验确定了Zn的初级腐蚀产物可以继续发生次级反应,发生次级反应的时间约从腐蚀发生后的15小时开始。2.NaCl和CO_2对Zn在薄液膜下腐蚀的协同作用用QCM研究发现:当Zn表面有NaCl沉积时,大气中的CO_2对Zn在薄液膜下的大气腐蚀具有抑制作用,该条件下,Zn的大气腐蚀速率随CO_2浓度的增加而降低,即在NaCl存在下,CO_2对Zn的大气腐蚀具有缓蚀作用。其原因是金属表面的Cl-离子生成了具有保护性的腐蚀产物膜Zn_5(OH)_8Cl_2·H_2O。3.大气中盐粒沉降对Zn腐蚀的影响利用QCM研究得知,Zn表面沉积上电解质后均促进Zn的大气腐蚀,不同电解质对Zn腐蚀的促进程度不同。其中,NaCl对Zn的腐蚀作用最严重,并伴有明显的点蚀;其次是(NH_4)_2SO_4,对Zn在薄液膜下腐蚀影响最小的电解质是Na_2CO_3。4.大气中CO_2对UNS G10190钢大气腐蚀的影响利用电化学的ACM,研究了UNS G10190钢在含CO_2大气中的腐蚀规律,在大于临界相对湿度条件下,UNS G10190钢的大气腐蚀速率随CO_2浓度的增加而增加。CO_2对金属的大气腐蚀具有加速作用。XRD表明其腐蚀产物形貌存在双层结构,即内层结构和外层结构。内层腐蚀产物的保护作用很微弱,外层腐蚀产物无保护性。5.油田注水系统中的CO_2对金属的腐蚀规律通过对塔里木油田高矿化度油井产出水和注水介质中的CO_2对金属腐蚀的规律研究,得出API N80钢的腐蚀速率随CO_2含量的增加而增加,腐蚀速率V_c(mm/a)和CO_2的分压PCO_2(MPa)满足: lgV_c =1.01×lgP_(CO_2) - 0.41通过研究发现,不论是在大气中还是在液相中,CO_2均对金属的腐蚀具有加速作用。6.轮南油田油水系统的结垢趋势预测轮南油田注水系统有形成碳酸钙垢的可能性,但属于轻微结垢,不会形成硫酸钙垢;如果回注污水中含有Ba~(2+)离子或Sr~(2+)离子,就有可能产生硫酸钡、锶垢。轮南油田注水系统应加入对CaCO3垢有较高阻垢效率的缓蚀阻垢剂。塔里木油田油气水介质的腐蚀机理和防护对策研究对国内外相似条件下的油田防腐开发具有指导意义和推广价值。其中,高矿化度条件下的CO_2对油套管腐蚀研究达到了国际先进水平。通过近2年的研究,不难得出这样的结论,即大气中CO_2浓度的不断增加不仅产生着温室效应,影响着有生命的世界,而且对金属结构也产生有害的影响。在人类进入21世纪的初始阶段,我们必须控制大气中的有害组分对世界的侵蚀。
宋立英[2]2015年在《紫外辐射对Q235碳钢/09CuPCrNi耐候钢大气腐蚀过程影响机制的研究》文中研究指明本文针对紫外辐射对沉降NaCl盐粒后的金属Q235碳钢、09CuPCrNi耐候钢大气腐蚀过程的影响进行了初步的研究,其中发现紫外辐射能够明显的加速以上两种金属的腐蚀速率。紫外辐射能够明显地促进Q235/09CuPCrNi耐候钢腐蚀产物中的β-FeOOH、α-FeOOH和Fe3O4的生成,同时加快γ-FeOOH向α-FeOOH的转变。在光照条件下,锈蚀后的试片可以得到一个正的光电压,表明具有半导体性质的腐蚀产物的光伏打效应对金属的腐蚀有一个明显的促进作用。随后针对具有半导体性质的腐蚀产物对基体金属腐蚀的具体影响进行了进一步的研究,将腐蚀产物与金属基体剥离开来,制成薄膜光电极,在可见光条件下,测试腐蚀产物与金属基体之间的光电流密度的方向与数值,从而判断腐蚀产物的半导体性质对金属腐蚀的具体影响机制。鉴于此情况,实验室自行合成三种海洋环境中常见的腐蚀产物γ-FeOOH、β-FeOOH以及γ-Fe2O3,分别制成γ-FeOOH、β-FeOOH、γ-Fe2O3、混合γ-FeOOH/β-FeOOH以及混合γ-FeOOH/γ-Fe2O3薄膜光电极,并分别与Q235/09CuPCrNi耐候钢进行耦合,在可见光条件下,测试该耦合体系的光生电压以及光生电流密度数值,实验结果得到一个正的光电压以及负的光电流密度变化数值,结果表明具有半导体性质腐蚀产物在可见光照射下产生的光生电子并没有转移到与之耦合的金属表面,而是由其产生的光生空穴从与之耦合的金属电极上夺取电子,从而促进了金属阳极的溶解与腐蚀。另外混合薄膜光电极与金属耦合后的光电流密度数据要明显的大于单独的薄膜光电极与金属耦合后的光电流密度数值,其主要原因是由于在混合薄膜光电极中存在异质节电场。
张彭辉[3]2014年在《液滴下铜的初期腐蚀行为研究》文中认为铜是人类最早发现并使用的金属,在诸多领域中都得到了广泛应用,在电子工业中铜是制作印刷电路板的核心材料,但具有发生大气腐蚀的倾向。大气腐蚀是一种有少量液相参与的电化学过程,因此研究铜在少量液相下的大气腐蚀行为和规律具有非常重要的意义。本文采用丝束电极技术、显微观察技术以及扫描电镜技术等研究了液滴下铜初期的大气腐蚀规律,分别对液滴尺寸以及环境相对湿度对铜腐蚀的影响进行了研究,主要内容包括:(1)考察了NaCl液滴下铜电极表面的电流分布,研究表明液滴下铜表面呈现典型的局部腐蚀特征,局部腐蚀速度及不均匀程度均随时间的延长而增加,并且逐渐形成中心阳极边缘阴极的分布特征。对电极表面微观形貌及元素成分进行分析证实液滴中心及边缘处电极表面产物成分不同,并且早期形成的Cu2O膜对腐蚀反应具有阻滞作用。(2)考察了液滴尺寸对铜腐蚀的影响,研究表明不同体积液滴下铜腐蚀均为局部腐蚀,并且液滴体积越小,电极表面形成稳定的中心阳极边缘阴极的分布特征所需时间越短。对不同体积液滴下总阴极电流的研究发现不同体积液滴下电极表面总阴极电流均随时间推移变大,且液滴体积越大总阴极电流也越大,这是由于液滴体积越大三相线界面区面积也越大,提供阴极电流也越大。对同体积不同分散个数液滴下电极表面总阴极电流的变化规律进行研究,结果表明不同分散个数液滴下金属表面总阴极电流随腐蚀时间延长增大,但液滴分散个数越多,总阴极电流越小,可能是小液滴下阳极产物的扩散及丝束电极自身局限性影响所致。(3)对铜在不同环境相对湿度下的腐蚀进行研究,结果表明铜在低相对湿度下腐蚀速度较快,局部腐蚀程度也更高。对液滴蒸发过程中铜的腐蚀研究发现电极表面最大阳极电流值和最大阴极电流值有很好的对应,在干燥过程末期二者均出现极值。这是由于在液滴蒸发过程中液膜厚度逐渐减薄,氧扩散速度加快以及溶液浓度增加导致金属腐蚀速度逐渐加快,至后期由于液膜厚度减至极薄,产物扩散受阻导致金属腐蚀速度降低,因而出现极值。多次循环发现电流极值随循环次数的增加出现时间会提前,最大阳极电流极值随循环次数的增加呈减小趋势,则可能是由于循环过程中腐蚀产物的积累影响所致。
安百刚[4]2003年在《酸雨/雨水环境中典型金属材料的腐蚀行为研究》文中进行了进一步梳理酸雨/雨水是金属材料大气腐蚀行为的重要影响因子,尤其酸雨已被证实能够明显加速金属材料的大气腐蚀破坏速度。但酸雨/雨水对金属材料的大气腐蚀过程的影响机制仍不清楚。本文通过实验室模拟实验,针对几种典型金属材料A3钢、LY12铝合金、纯锌、纯铜的大气腐蚀特点,采用不同的模拟实验方法,研究了它们在模拟酸雨/雨水环境中的腐蚀行为,以试图为阐明酸雨/雨水对这几种金属材料的大气腐蚀影响机制提供基本的实验依据。1.建立了一套实验室模拟降雨综合装置,该装置能够实现降雨强度,雨滴尺寸的连续调节和控制,并具有可控模拟降雨室内相对湿度和温度,改变模拟降雨室内污染气氛等功能。2.利用模拟降雨综合装置,结合ACM(大气腐蚀监测仪)和原子吸收光谱仪及SEM方法,研究了A3钢在模拟降雨环境中的腐蚀和冲刷行为。模拟实验结果表明,降雨对A3钢存在腐蚀和冲蚀双重作用。随着雨水pH值的降低和降雨强度的增大,雨水对A3钢的腐蚀和冲蚀作用增强。ACM测量的电偶电流随雨水pH值的变化与失重法测量的A3钢的腐蚀速率随雨水pH值变化的结果对比表明,利用ACM监测降雨对A3钢的腐蚀性是可行的。3.在模拟酸雨溶液中,LY12铝合金的腐蚀速率随着溶液pH值的降低而升高。在pH小于3.4的模拟酸雨溶液中,LY12铝合金的腐蚀主要受表面氧化膜的溶解过程控制。随着氧化膜的溶解减薄,离子和电子通过氧化膜的传递电阻降低,铝合金的腐蚀速率随溶液pH值的降低和浸泡时间的增加而升高。氧化膜的溶解也使铝合金的点蚀增强,Cu, Fe等合金元素表面富集,加速了点蚀的扩展。在pH3.8模拟酸雨溶液中,LY12铝合金的腐蚀主要受其表面形成的腐蚀产物的影响,保护性腐蚀产物铝的硫酸盐的形成减缓了雨水对铝合金的腐蚀,随着浸泡时间的增加,铝合金的表面膜厚度基本不变,但传递电阻随时间升高,铝合金腐蚀速率降低。雨水中的溶解的Cl- ,SO42- 和NO3-对LY12铝合金的腐蚀有明显的影响。Cl- 和SO42-明显加速了铝合金的点蚀,而NO3-则对铝合金的腐蚀产生了抑制。4. 利用EIS,极化曲线,扫描开尔文探针(SKP),XPS,FITR等方法,研究了雨水中纯铜表面形成的腐蚀产物对Cu的腐蚀动力学影响。在雨水中,铜表面形成的腐蚀产物主要是Cu2O,其随时间逐渐转化成Cu (Ⅱ)化合物。这种腐蚀产物在铜表面的局部沉积,造成了表面不同区域的电位差异,使铜表面<WP=3>存在腐蚀产物和无腐蚀产物区域间发生电偶腐蚀,使铜在雨水中的电化学腐蚀过程变得容易,因而促进了铜的溶解。其中,存在腐蚀产物或腐蚀产物较多、较致密的区域,腐蚀电位较高,在电偶电池中为阴极;无腐蚀产物或腐蚀产物较少的区域的腐蚀电位较低,因而成为阴极。5.通过一套可调节液膜厚度的闭塞电池,研究了纯锌在模拟酸雨溶液及其液膜下的腐蚀行为。在pH值2.4~3.8 的模拟酸雨溶液中,纯锌的腐蚀过程受电荷传递过程控制,随溶液pH值的降低,腐蚀速率升高。锌对溶液中H+较敏感,在pH值较低的溶液中(pH2.4和pH 2.7),由于较强的氢气析出过程,锌表面吸附的氢气泡周围锌的其溶解速率高于表面其它部分,即在pH值较低的酸雨溶液中,H+不仅通过去极化过程直接加速锌的腐蚀,同时也可能通过较强的析氢过程加速锌的溶解。在薄液膜条件下,液膜厚度对纯锌的酸雨腐蚀过程影响显著。随之液膜厚度的降低,溶液中物质的扩散过程对锌的腐蚀行为影响逐渐明显,当液膜厚度低于100μm时,低频出现Warburg扩散阻抗构成,锌的腐蚀由电荷传递过程控制转为电荷传递和物质扩散混合控制。
李亨特(Hunter, Lee)[5]2017年在《紫外辐射对预沉积氯化钠的纯铜大气腐蚀过程的影响》文中提出本文研究了紫外辐射对预沉降NaCl盐粒的纯铜大气腐蚀过程的影响进行了探究,研究发现紫外辐射能够明显促进纯铜的大气腐蚀速率。紫外辐射能够改变腐蚀产物的形貌但不改变腐蚀产物的种类。在光照的条件下,锈蚀的纯铜片产生了一个负的光电压,是由腐蚀产物的光电化学性质造成的。一般认为负移的电位能够保护金属,但是本研究中在该情况下却加速了纯铜的腐蚀。为了研究这一过程,我们将腐蚀产物刮下后涂覆在FTO导电玻璃表面制成薄膜光电极,来研究其光电化学效应。结果发现,光照下腐蚀产物光电极产生的光致电位表现为正移,这和锈蚀的纯铜电极的现象正好相反。如将薄膜光电极与干净的纯铜电极偶联,发现该偶联体系的光致电位变化表现为正移,而测量FTO薄膜光电极与干净纯铜电极之间电流,电子从纯铜电极流入FTO薄膜光电极。说明是腐蚀产物在纯铜表面发生的光电化学反应与在FTO玻璃表面发生的光电化学反应是不一样。腐蚀产物在纯铜表面时,紫外辐射下激发腐蚀产物表现出光电化学效应产生光生电子和空穴,电子流向溶液和溶液反应,空穴和基体反应,由于空穴反应速率比电子快,导致电子积累,产生光电位负移而加速铜腐蚀的现象。当腐蚀产物在FTO玻璃表面时,产生的光生空穴将不能与FTO玻璃反应,电子却与溶液反应,导致空穴积累,表现为该体系的光电位正移。光电流的测定结果表明光照导致电子从金属表面流向腐蚀产物,也说明了加速铜腐蚀这一现象。此外,本文还探究了紫外光照下多种半导体材料对纯铜大气腐蚀的影响,结果表明在实际暴露中,紫外光照条件下涂覆TiO_2在能够对纯铜产生保护作用,这与其光电化学作用有密切关系,具体过程和反应机理还需进一步实验和研究。
陈启萌[6]2015年在《外加电场下金属的大气腐蚀过程研究》文中进行了进一步梳理锌在电力输电系统中的应用以钢材表面的镀层为主,多用于输电杆塔,随着我国电网的不断发展其使用量也在逐年增加。户外的大气环境是电力金属材料的主要服役条件,大气腐蚀是锌及镀锌钢常见的腐蚀形式。大气腐蚀是由空气的冷凝和吸附产生的薄层电解质覆盖在金属表面所引起的腐蚀,是电化学腐蚀的一种。输电杆塔的大气腐蚀除受到自然环境的影响外还会受到来自高压输电过程中产生的“持续干扰电压”的影响,本论文采用自制干湿交替实验装置和薄液膜实验装置,采用增重法及电化学测试并结合表面分析方法,研究了外加直流/交流电场下电力金属材料的大气腐蚀过程并提出了电力金属材料发生腐蚀的可能机制。主要研究工作和结果如下:1、利用自制的薄液膜试验装置,对采用计时电流法测量薄液膜下氧扩散系数的可行性进行了验证,在此基础上应用计时电流测试技术,研究了外加直流/交流电场对薄层液膜下氧气传输过程的影响。结果发现:随着液膜厚度的减薄以及电场强度的增加,氧的扩散系数逐渐增大。这说明在外加直流/交流电场的作用下氧气通过气/液界面传输到电极表面的速度加快,薄液膜下的氧还原反应更容易进行,加快了金属的腐蚀速度。2、利用自制的薄液膜试验装置,采用电化学阻抗谱法(EIS)以及极化曲线测试考察了不同厚度薄液膜下不同直径铜丝表面的电流分布情况并对铜丝直径对薄液膜下腐蚀过程的影响进行了研究。结果表明,当薄液膜厚度与铜丝直径的比值大于等于2时,最大相位角几乎保持不变且电极表面电流分布均匀。采用直径较小的电极,就有可能在较低的薄液膜条件下很好地改善电极表面电流的分布,并对电极的阳极过程变化规律展开研究获得准确的腐蚀信息。3、利用自制的模拟大气腐蚀干湿交替试验装置,使用增重法并结合弱极化曲线测试、电化学阻抗谱(EIS)等方法,考察了外加直流/交流电场的作用对在干湿交替环境下表面沉积有Na Cl的锌及碳钢的腐蚀的影响。结果表明,随着干湿交替的进行,锌的腐蚀速率先减小后增大至稳定,而碳钢的腐蚀速率则先增大后缓慢减小至稳定;外加直流/交流电场的存在可以加速锌以及碳钢的腐蚀速率且电场强度越强腐蚀速度越大。4、采用X射线衍射(XRD)并结合扫描电子显微镜/能谱分析技术(SEM/EDS)考察了在干湿交替条件下外加直流电场对锌以及碳钢表面腐蚀产物的组成以及结构的影响。结果表明:(1)锌表面的腐蚀产物以锌的氧化物、碱式碳酸盐、碱式氯化盐为主,外加直流/交流电场作用下锌表面腐蚀产物的形貌与空白试样有较大的不同。空白试样表面的腐蚀产物膜连续且均匀并随干湿交替的进行而逐渐增厚,对基体起到较好的保护作用;外加直流电场作用下,锌表面的腐蚀产物呈颗粒状以及空洞状,通透的空洞使侵蚀性离子以及去极化剂能够穿过腐蚀产物膜破坏基体,腐蚀产物膜对基体的保护性较弱。(2)直流电场作用下碳钢表面的腐蚀产物膜疏松多孔,对基体的保护性很弱,腐蚀产物以不稳定的片状γ-Fe OOH为主;空白碳钢试样表面覆盖有一层胶状的腐蚀产物膜,形成具有保护性的覆盖层。
王晓明[7]2016年在《基于大气腐蚀检测仪的锌在大气环境中腐蚀行为的研究》文中研究说明由于锌具有低的腐蚀电位和腐蚀速率,其成为钢铁腐蚀防护的理想材料。但在不同地区,锌涂层的防腐效果千差万别,寿命长短不一。为寻找这些差别原因,以往通过对经长期暴露试样腐蚀消耗量的测量、腐蚀产物的解剖观察等方法,了解科学研究所需的信息。但是,受大气环境复杂性和腐蚀失效周期过长的限制,这种方法的有效性和时效性屡屡受到诟病。至今,还未能充分掌握锌涂层在自然大气中的腐蚀失效规律。现有的实验室模拟环境加速腐蚀试验及其它间接的评价手段,所获数据量少、不能充分反映锌的大气腐蚀随时间的变化过程,给研究锌的大气腐蚀带来极大困难,且易产生大的误差。开展长期、连续、实时、原位的评价成为研究金属在大气环境中腐蚀的大势所趋。因此,本文针对锌的大气环境腐蚀开发了新型大气腐蚀检测仪(ACM)。该ACM选用了惰性碳膜做阴极材料,有效地消除了传统ACM中阴极材料的同步腐蚀引起的电化学性能改变,三层叠加结构使得电偶的阴极和阳极材料分别处在两个平行平面上,避免了阳极腐蚀产物对阴极材料表面的影响,提高了传感器的一致性和使用寿命。配套开发的ACM检测仪采用了固态电池和太阳能电池板的双供电模式,并利用GPRS实现了数据的远程传输,减少了传统暴露试样法人工操作带来的信息丢失和数据误差,保证了锌在真实大气环境中腐蚀数据的稳定。经野外环境、模拟环境及锌表面改性等试验表明,该ACM能够满足长时、连续、实时和原位的腐蚀检测工作,是研究锌在大气环境中的腐蚀,掌握锌的大气腐蚀规律的有效手段。多因子循环复合实验是模拟大气环境腐蚀且具有加速性和重现性的重要手段,是研究金属大气腐蚀规律的有效工具,目前还没有形成统一的规范和成熟的产品。为此,本文开发了5因素的复合模拟环境腐蚀试验装置,可精确调整、控制主要腐蚀影响因子和环境参数。试验结果表明,该系统具有较好的加速效果。本文采用野外大气环境和实验室模拟环境相结合的方法,开展了Zn/C电偶型ACM的长期、实时和原位的检测和热浸镀锌试样的腐蚀试验,研究了大气环境温度、湿度对锌腐蚀影响的规律;研究了环境中Cl-加速锌腐蚀作用机制和对锌腐蚀动力学影响的规律和特征;研究了环境中S02中间产物在锌腐蚀中的竞争作用和锌腐蚀动力学规律和特征。结论如下:锌在大气环境中的腐蚀速率受温度与湿度的联合作用影响。随温度和湿度的升高,锌的腐蚀速率都会增大,其中湿度对腐蚀速率的影响作用较温度明显。并且温度和湿度两者之中的任何一个的升高都会加大另一个对锌腐蚀速率的影响程度,即温度和湿度对锌腐蚀的影响存在耦合联动作用机制。依据锌在模拟环境中的腐蚀试验数据建立的温度、湿度对锌溶解耦合影响的二元二次数学模型,得到了野外环境检测数据的验证。与润湿时间(TOW)模型相比,耦合影响模型可更精确地反映大气环境中温度、湿度对锌腐蚀行为的影响规律。锌在不含侵蚀性离子大气环境中的腐蚀,经历了腐蚀初期阶段电极反应控制的活化溶解到混合控制直至扩散控制的演变过程。经长期腐蚀后的锌在无侵蚀性离子环境中的腐蚀动力学规律遵循幂函数模型。在含C1-的大气环境中,由于表面有盐的沉积,锌的腐蚀能够一直保持活化溶解状态。随腐蚀时间的延长,锌腐蚀产物不能形成有效阻挡层,因而锌在该环境中的腐蚀动力学呈线性规律特征。由于Cl-在锌表面的吸附,使双电层形成非线性电位区,降低了锌脱离基体的位能趋势,使得锌溶解活化能降低。随Cl-浓度增加,锌溶解速率增大。当Cl-吸附率达到极限值时,锌溶解速率最大,继续增大Cl-浓度,锌的溶解会受到阻碍,溶解速率反而降低。在含SO2的大气环境中,锌的腐蚀除受酸化作用外,还受SO2中间产物SO32-和SO42-等离子竞争作用影响。SO32-在锌表面形成难溶性亚硫酸盐,其进一步氧化为硫酸盐非常困难,对锌的溶解形成阻碍作用。SO42-对锌的溶解有加速作用,其加速机制与Cl-大致相同。当大气中SO2浓度低于10ppm时,四价硫转化为六价硫的比例较高,以SO42-的作用为主,锌溶解速率较大。SO2浓度增大,四价硫转化为六价硫比例降低,SO32-作用增强。当浓度达到10ppm时,SO32-在锌表面的吸附达到极值,锌溶解速率下降到谷值。SO2浓度继续升高,超过10ppm时,SO42-浓度增大,溶液酸性增强,亚硫酸盐溶解度增大,其阻挡作用削弱,使得锌溶解速率再次呈上升趋势。在一般含有SO2的大气环境中,由于SO2浓度远低于10ppm,四价硫氧化为六价硫趋势较强,故其对锌的腐蚀影响作用以SO42-的加速锌溶解机制为主,从而能使锌保持活化状态,使锌在该种大气环境中的腐蚀动力学遵循线性规律特征。
梁健能[8]2010年在《室内模拟实验研究AZ91D镁合金的腐蚀行为》文中提出本文利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射(XRD)等近代物理手段,研究了AZ91D镁合金在无污染大气环境、SO2大气环境以及模拟酸雨环境中的腐蚀行为,并采用大气腐蚀薄液膜电化学测量装置探索了薄液膜下镁合金的电化学行为,最后在实验的基础上建立镁合金在无污染大气环境以及SO2大气环境中的动力学模型。在相对湿度95%的无污染大气环境中,镁合金在20℃、30℃和40℃条件下的腐蚀增重符合指数增加规律。温度的升高能加速镁合金的腐蚀。腐蚀产物集中在α相表面,并主要以胞状形态生长,胞状产物由大量的针状产物组成。腐蚀产物主要为MgO和Mg(OH)2,温度升高,Mg(OH)2的含量增大。SO2大气环境中,随着SO2含量的增加镁合金腐蚀加剧。在体积分数为0.4×10-6、1×10-6和2×10-6 SO2大气环境中,腐蚀增重均呈指数增加规律;在体积分数4×10-6SO2大气环境中,腐蚀增重由线性增加以及指数增加2个阶段组成。腐蚀产物以颗粒状生长,形成连续的产物层,随着腐蚀进程的推移,在腐蚀产物层的裂纹处出现大颗粒产物。腐蚀产物主要为MgO,Mg(OH)2,MgSO3·6H2O,MgSO4·6H2O。腐蚀时间的延长以及SO2含量的增加,MgSO3·6H2O,MgSO4·6H2O量增加。在模拟酸雨环境中,腐蚀区域可以划分为弱腐蚀区以及强腐蚀区;镁合金表面在腐蚀初期形成腐蚀坑,主要由镁合金基体的溶解产生的。在腐蚀形貌上,模拟酸雨中的镁合金表面会出现大量的点蚀,同时针状腐蚀产物覆盖在试样表面,最后针状产物堵塞蚀孔,形成闭塞电池。在模拟酸雨中与在SO2大气中,镁合金的腐蚀形貌以及腐蚀机理存在明显的差异,这主要是由于模拟酸雨溶液含有侵蚀性阴离子以及更强的酸性,同时在SO2大气中镁合金的阴极反应为吸氧反应,而模拟酸雨中则以析氢反应。在无污染以及SO2大气环境中随着薄液膜的减薄,镁合金的自腐蚀电位先负移后正移,腐蚀电流密度先增大后减小,极限扩散电流密度先增加后减小。在SO2大气中薄液膜下的Nyquist图由一个高频容抗弧和一个低频扩散阻抗组成的,表现为两个时间常数。通过交流阻抗测试可知,1/Rct随着腐蚀的进行不断增加,在不同厚度的含SO2薄液膜下腐蚀倾向的顺序为:50μm>20μm>200μm>本体。借助室内模拟实验获得的数据,将动力学模型分成气体溶解、气体在薄液膜中的水解以及腐蚀产物的生成,通过积分公式将不同时段腐蚀产物的生成量进行累加,最终计算出镁合金在无污染以及SO2大气环境中的腐蚀增重,并通过与实验数据比较验证模型的有效性。
常彬彬[9]2008年在《斜拉桥拉索损伤机理及预防构造措施研究》文中研究说明斜拉桥具有适用、安全、经济、美观等优点,在300~800米跨度范围内,斜拉桥与其它桥型相比,在技术上和经济上都占据较明显优势,在我国已经得到了较大发展。但拉索、锚具的锈蚀给桥梁带来了极大不安全因素,人们不得不对它进行换索。拉索的病害主要包括两个方面,一个是拉索本身PE管破裂;另一个拉索锚头处的锈蚀破坏。本文的研究工作主要围绕以下六个方面展开:1.对我国的大气腐蚀性区域进行了较为明确的划分,为桥梁防腐设计提供了参考。2.对国内外腐蚀失效的斜拉桥进行了统计,分析拉索的损伤机理,把导致斜拉桥拉索系统腐蚀失效的原因总体上分为两类,一是拉索系统的防护体系失效,进而导致拉索系统腐蚀失效,二是成品索存在初始缺陷,这种缺陷主要表现在防护体系和内部高强钢丝上。根据调查分析,发现解决PE护套的开裂问题,是破解拉索系统腐蚀失效难题的关键点。3.PE护套增强增韧的研究。在充分了解HDPE护套的性能的基础上,探讨了玻璃纤维和纳米级粒子对PE材料增强增韧的效果。结果发现玻璃纤维增强和纳米材料改性能显著提高HDPE材料的力学性能。4.立足于通过控制拉索的微腐蚀环境以实现拉索防腐的目的,研究了控制拉索内部微腐蚀环境的途径及效果,提出拉索通电加热除湿的法适用于斜拉桥拉索的防护。5.介绍了拉索各种振动形态的特点、成因及其对应的减振方法。6.对拉索锚固构造、锚具防水构造以及拉索体外防护等方面进行了研究,提出了几种体外防护措施,有效地保证了拉索的使用寿命。
刘圆圆[10]2012年在《液滴下金属表面电化学性质研究》文中认为液滴腐蚀是大气腐蚀的一种重要现象,在合适的环境湿度下,沉积在金属表面上的可溶性盐粒通过凝聚或吸附形成电解液滴或液膜,使金属表面局部区域形成腐蚀原电池,产生了腐蚀电流,从而引发和加速金属大气腐蚀过程。通过研究液滴性质、环境相对湿度和氧化膜厚度对液滴腐蚀的影响,可以加深人们对金属表面与周围环境相互作用方式的了解,对丰富液滴下金属大气腐蚀基础理论的研究具有重要的价值。液滴腐蚀具有不均匀电化学特征,获得腐蚀体系的电流和电位分布是研究液滴腐蚀的关键。本论文采用丝束电极技术、电化学阻抗谱技术,以及显微镜观察技术,分别研究了液滴尺寸、液滴浓度、环境相对湿度和氧化膜对液滴下金属(不锈钢和碳钢)大气腐蚀行为的影响。首先研究了不同尺寸NaCl液滴下碳钢表面的电化学参数分布,结果发现在液滴腐蚀过程中,碳钢表面呈现出电化学分布不均匀性,三相线界面区对碳钢表面的电化学分布和腐蚀程度都有重要影响,然后随着液滴尺寸的增加,主导阳极趋向于出现在阴极边缘。另外,阳极平均电流密度和腐蚀程度均随液滴尺寸的增加而减小。其次研究了NaCl浓度对碳钢腐蚀行为的影响,研究发现当NaCl浓度较低(0.0006M和0.06M)时,电流分布为液滴边缘为阴极,阳极紧贴阴极产生,阳极平均电流密度随腐蚀时间的延长先逐渐增大,然后趋于稳定。当NaCl浓度较高(1M和2M)时,电流分布符合典型的Evans液滴腐蚀模型,液滴中心为阳极,液滴边缘为阴极,阳极平均电流密度随腐蚀时间的延长先逐渐减小,然后趋于稳定。然后又研究了氧化膜和环境相对湿度对NaCl液滴下碳钢表面电化学参数分布的影响,研究表明:在平衡湿度条件下,液滴边缘为阴极,阳极紧贴阴极产生,新鲜电极表面的阳极平均电流密度较大;在干燥条件下,液滴中心为阳极,液滴边缘为阴极,在腐蚀初期,新鲜电极表面的阳极平均电流密度比较大,后期两者趋于相同。环境相对湿度对不同氧化膜厚度电极表面的影响规律相似,在高湿度环境下阳极平均电流密度逐渐增大,在干燥初期达到最大值,然后降低。最后研究了NaCl液滴下不锈钢表面的电化学分布特征。结果表明:液滴下不锈钢表面的电化学分布是不均匀的,并且不均匀程度随腐蚀时间的延长先增大后减小。另外,液滴尺寸对不锈钢的腐蚀程度有很大影响,液滴尺寸越大,腐蚀程度越大。
参考文献:
[1]. 大气CO_2浓度升高对金属大气腐蚀的影响[D]. 王凤平. 中国科学院研究生院(金属腐蚀与防护研究所). 2000
[2]. 紫外辐射对Q235碳钢/09CuPCrNi耐候钢大气腐蚀过程影响机制的研究[D]. 宋立英. 中国科学院研究生院(海洋研究所). 2015
[3]. 液滴下铜的初期腐蚀行为研究[D]. 张彭辉. 中国海洋大学. 2014
[4]. 酸雨/雨水环境中典型金属材料的腐蚀行为研究[D]. 安百刚. 天津大学. 2003
[5]. 紫外辐射对预沉积氯化钠的纯铜大气腐蚀过程的影响[D]. 李亨特(Hunter, Lee). 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所). 2017
[6]. 外加电场下金属的大气腐蚀过程研究[D]. 陈启萌. 上海电力学院. 2015
[7]. 基于大气腐蚀检测仪的锌在大气环境中腐蚀行为的研究[D]. 王晓明. 山东大学. 2016
[8]. 室内模拟实验研究AZ91D镁合金的腐蚀行为[D]. 梁健能. 南昌航空大学. 2010
[9]. 斜拉桥拉索损伤机理及预防构造措施研究[D]. 常彬彬. 重庆交通大学. 2008
[10]. 液滴下金属表面电化学性质研究[D]. 刘圆圆. 中国海洋大学. 2012
标签:金属学及金属工艺论文; 金属腐蚀论文; 酸雨论文;