基于电偶的大气腐蚀性检测仪的研制及应用

针对大气腐蚀研制了基于电偶的大气腐蚀性检测仪,其对电偶电流进行模拟积分，输出电偶电量值，用来研究金属材料的大气腐蚀性.并用于不同氯离子浓度薄液膜下LY12铝合金大气腐蚀性检测，结果表明该仪器具有较好的性能，可用于现场测试和监测.     

实时监测技术研究薄液膜下电偶腐蚀的机理

采用大气腐蚀检测技术(ACM)、零电阻电流技术(ZRA)以及电化学阻抗谱技术(EIS)对2024铝合金与316L不锈钢在薄液膜下的电偶腐蚀行为进行了实时监测。结果表明,电偶腐蚀的过程可分为诱导期、加速期和减速期3个阶段。随着两电极之间距离的减小,电偶腐蚀会快速诱发,且腐蚀速率迅速增加,但电偶腐蚀的加速期变短。     

金属在薄层液膜下电化学腐蚀电池的设计

设计了用于研究金属材料在薄层液膜下腐蚀行为的参比电极后置式三电极电化学测量电池,并用此研究了铜在薄层液膜下的阳极极化行为,用双电极电解池研究了铜在薄层液膜下的交流阻抗行为。结果表明：薄层液膜（0.5mol/LHCl 0.25mol/LNa2SO4电解质）厚度的减小,影响了Cu腐蚀的阳极过程,使Cu的阳极溶解由Tafel区转向极限扩散电流区,腐蚀机制发生了变化,增大了Cu的自腐蚀电位。     

双电极碳钢体系在薄液膜初期干燥过程中的阻抗谱演化规律

采用电子天平和交流阻抗法在湿干变化环境中原位监测了碳钢双电极体系电化学阻抗谱,并研究了其大气腐蚀初期阻抗谱的演化规律.结果表明,薄液膜较厚时,可以利用简单的传输线模型对电化学阻抗谱进行最小二乘法拟合.薄液膜减薄至128 μm以下时,阻抗谱出现Warburg阻抗。当电极表面的薄液膜减薄至不连续时,在腐蚀初期表面没有腐蚀产物的条件下,两电极间的溶液电阻急剧增大,干燥后变为两电极间填充的绝缘材料的电阻.     

大气中SO_2对金属银的电化学腐蚀行为

利用三电极电化学电池研究了大气环境中的SO2对金属银的腐蚀行为。通过电化学阻抗谱和极化曲线分析了金属银在不同厚度液膜、不同湿度、不同SO2气体浓度及不同暴露时间下的初期腐蚀行为。结果显示:电极表面液膜越薄,金属银的腐蚀电流密度越大;采用镜头纸控制银电极表面液膜厚度,随着大气环境湿度的增加,银的腐蚀速度减小;在自然大气环境中,随着大气中SO2浓度的增加,暴露时间的延长,银电极的阻抗值增大,这可能是由于银电极表面Ag2O、AgOH和亚硫酸银等反应产物膜的形成的原因。     

大气腐蚀监测传感器的研究与应用

通过实验室盐雾试验和沈阳地区户外大气环境中的现场试验研究了电极间绝缘膜厚度对双电极原电池传感器可靠性及测量敏感性的影响,及其在户外大气环境中的实用性。结果表明:适用于长期户外现场监测的传感器的最佳绝缘膜厚度为0.3～0.5mm;传感器监测结果与腐蚀挂片测试结果具有很好的线性相关性;传感器可以很好地应用于户外大气环境的腐蚀监测和研究。     

Cu/Sn63-Pb37偶对在模拟湿热大气环境中的电化学腐蚀

针对电子装备中Cu／Sn63-Pb37偶对在模拟湿热大气环境中（40℃，95％RH）的腐蚀特性，用薄液膜下原位零阻安培表腐蚀电化学测试技术结合SEN、Fr-IR及XRD等表面分析手段，获得了电偶对的阳极电偶电流密度和电偶电位随时间的变化规律及腐蚀试样表面形貌和腐蚀产物组成的信息，阐述了Cu与sn63-Pb37之间的电偶腐蚀特征和电化学机制，并揭示了金属表面腐蚀产物膜的形成进程及其对电偶腐蚀行为的影响。结果表明，Cu作为偶对中的阳极发生腐蚀而Sn63-Pb37作为阴极受到保护，腐蚀产物对Cu表面腐蚀进程具有阻滞作用，实验后期Sn63-Pb37表面的阴极活化作用加强，并破坏其表面的稳态氧化膜促使其发生腐蚀。     

应用电化学方法原位研究薄液膜下青铜的大气腐蚀行为(英文)

采用阴极极化曲线、开路电位和电化学阻抗谱,监测青铜在不同薄液膜厚度下的大气腐蚀行为。阴极极化曲线结果表明,阴极极限电流密度随着液膜的减薄而增大。电化学阻抗谱结果表明,在腐蚀初期,腐蚀速率随着液膜的减薄而增加,这主要是由于腐蚀速率是由阴极过程控制的;随着时间的延长,腐蚀程度随着液膜厚度的变化从强到弱的趋势为:150μm,310μm,100μm,本体溶液,57μm。开路电位和电化学阻抗谱实验较好地再现了原位电化学腐蚀信息,且电化学结果与物理表征具有良好的一致性。     

AH32长尺试样在模拟海洋潮差区腐蚀行为的电偶电流研究

利用自制的模拟实验装置模拟实海潮差,监测了在模拟潮差区内AH32长尺试样的电偶电流和电极电位变化情况。结果表明,由于供氧差异形成的宏电池作用,AH32长尺试样在潮差区和全浸区内的电极电位分布不均衡,引发了内部的电偶电流,其实质为阴、阳极反应产生的净电流。在潮差区内,AH32长尺试样不同部位的电偶电流随潮位运动发生周期性变化;当潮位最高时,所有部位的电偶电流均处于极大值状态,且中间潮位部位的电偶电流最大,由此所引起的阳极电流也最大。根据电偶电流的变化计算出的干燥、润湿和浸没状态的时间分布表明,AH32长尺试样在潮位区不同部位的腐蚀量取决于润湿和浸没时间在该部位的分配。各部位在浸没态时存在宏电池作用,产生电偶电流。而在润湿态下,由于薄液膜的溶液电阻很大,导致宏电池驱动电位几乎等于在薄液膜上的电压降,因此宏电池作用极弱,且不产生电偶电流。润湿时间和润湿电量的关系显示,潮位运动中AH32长尺试样的最大润湿时间出现在平均中潮位以上的部位,表明因润湿引起的该部位的腐蚀失重最大。结合由浸没态引起的平均中潮位腐蚀失重最大的结果可以确定,在潮水涨落过程中AH32长尺试样的最大腐蚀失重量应出现在平均中潮位偏上的部位,这与腐蚀速率的测量结果一致。     

微弧氧化处理对钛-钢电偶腐蚀行为的影响

目的 采用微弧氧化（MAO）在TA2表面形成陶瓷绝缘层,以显著减弱或消除TA2与10CrNiCu钢连接构件的电偶电池作用。方法 采用不同氧化时间获得了2种MAO膜厚度的试样,通过电偶对试样的挂片实验及模拟电偶对的电化学实验,研究了微弧氧化处理对10CrNiCu/TA2电偶对在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响,研究了模拟电绝缘电偶对的电化学实验方法。结果 在TA2与10CrNiCu之间形成的MAO膜可显著降低它们之间的电偶电池作用,MAO膜厚度的增加可以提高电绝缘的效果,当MAO膜厚度约为25 μm时,电偶对挂片试样中10CrNiCu的腐蚀速度仅比自腐蚀时大约7%。当整体微弧氧化的TA2与10CrNiCu短路连接时,随着浸泡时间的延长,其电偶电流反而会大于10CrNiCu/TA2电偶对。在10CrNiCu/TA2电偶对中串联MAO样品以模拟电绝缘层时,MAO膜的质量对电绝缘效果有明显的影响,质量良好的MAO膜可显著抑制电偶腐蚀。结论 MAO膜的电绝缘效果良好,当MAO膜厚度大于25 μm时,可基本消除TA2与10CrNiCu之间的电偶电池作用。由于湿态MAO样品与电阻有明显的差异,串联湿态MAO样品的电偶对与实际的10CrNiCu/TA2接头也有明显差异,在电偶对中串联绝缘材料不能准确模拟电绝缘异金属连接接头。     

一种基于多电极体系的新型顶部腐蚀监测传感器

基于电偶多电极体系,提出了一种研究顶部腐蚀问题的新型传感器。通过耦合电位、电偶电流的测量与腐蚀形貌观察检验了新型传感器的性能。结果表明:新型传感器可以有效测得液滴分布位置、液滴在金属表面滞留时间等传统传感器难以获取的影响顶部腐蚀的关键信息;同时,顶部腐蚀问题中点蚀坑的位置与液滴初始的形核和聚集过程有关,且腐蚀产物对液滴的形成有较大影响。     

碳钢腐蚀大数据采集传感器在城市大气环境中适应性标定

传统的腐蚀监测方法和腐蚀评估方法已经无法满足对数据量以及数据连续性的需要。大气腐蚀在线监测技术由于具有数据量大、数据连续及实时性等特点,已被广泛应用。然而,所得数据的准确性和适用性还须通过试验来做进一步验证。采用户外挂片以及电阻传感器和电偶传感器监测 Q235 碳钢在城市大气环境下的腐蚀速率,建立响应面模型,并采用温湿度耦合试验和干湿交替模拟试验进行验证。温湿度耦合试验和干湿交替模拟试验与户外挂片及响应面模型的腐蚀速率变化趋势一致,而温湿度耦合试验得到的腐蚀速率更接近于挂片得到的腐蚀速率。其中,电偶传感器得到的腐蚀速率值更接近于挂片的腐蚀速率值,说明城市大气环境下更适合使用电偶传感器。室内模拟试验中,温度升高会加速薄液膜下阴阳极的电极过程和化学反应,延长反应时间,表面腐蚀产物逐渐致密且均匀,一定程度上可以提高锈层的耐蚀性能。通过碳钢腐蚀传感器在城市大气环境中的适应性标定,可以深入探究大气环境中金属材料的腐蚀机理和过程,并准确评估腐蚀传感器在大气环境中的腐蚀行为,为研究者提供定量描述和分析腐蚀行为的基础数据。     

H_2S/CO_2介质中P110钢表面的局部电偶腐蚀行为

通过模拟环境中的电偶电流的跟踪测试,研究了P110钢表面腐蚀产物膜层/金属基体所构成的电偶电流随温度、时间和面积比等因素的变化规律。结果表明,40℃时,有膜层覆盖的P110钢电极作为阳极发生垢下阳极溶解,而裸露电极作为阴极反应;在60℃时,偶接初始阶段,有膜层覆盖的P110钢电极先发生垢下阳极溶解,但很快偶接电极之间会出现电流反转,裸露电极由阴极变成阳极而被腐蚀;不同面积比的裸露电极/膜层覆盖电极偶接时,电偶电位相差不大,随着阳/阴极面积比的增大而负移,电偶电流密度绝对值则随阳/阴极面积比的增大而减小。随着时间延长,稳态条件下,裸露电极/膜层覆盖电极的电偶电流密度趋近为零;而在动态变化条件下,则很可能会形成小阳极大阴极的情况,从而会导致难以极化,最终出现腐蚀穿孔的危险。     

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。     

NaCI薄液膜下不锈钢腐蚀行为研究

利用Kelvin探针参比电极技术和电化学阻抗方法研究了不锈钢在不同厚度NaCI薄液膜下的腐蚀行为．结果表明：在0．35％NaCl液膜厚度7～90μm范围内,随着液层厚度的增大,不锈钢在薄液膜下腐蚀的氧扩散控制特征越显著,而且氧还原反应极限电流逐渐降低;3．5％NaCI薄液膜下阻抗测得的溶液电阻随着液膜增厚而首先迅速降低然后趋于平稳;在液层较厚时（425～120μm）随着液层厚度的减小,腐蚀速度受氧扩散控制逐渐增大;液层厚度减薄至40～120μm区间,由于阳极反应受抑制和阴极反应加速的共同影响腐蚀速度会出现极小值;液层厚度非常薄（20μm以下）时由于电流分布不均匀抑制了氧还原,腐蚀速度很低．     

NaCl薄液膜下不锈钢腐蚀行为研究

利用Kelvin探针参比电极技术和电化学阻抗方法研究了不锈钢在不同厚度NaCl薄液膜下的腐蚀行为.结果表明:在0.35%NaCl液膜厚度7～90 μm范围内,随着液层厚度的增大,不锈钢在薄液膜下腐蚀的氧扩散控制特征越显著,而且氧还原反应极限电流逐渐降低;3.5%NaCl薄液膜下阻抗测得的溶液电阻随着液膜增厚而首先迅速降低然后趋于平稳;在液层较厚时(425～120 μm)随着液层厚度的减小,腐蚀速度受氧扩散控制逐渐增大;液层厚度减薄至40～120 μm区间,由于阳极反应受抑制和阴极反应加速的共同影响腐蚀速度会出现极小值;液层厚度非常薄(20 μm以下)时由于电流分布不均匀抑制了氧还原,腐蚀速度很低.     

LC4超硬铝合金微弧氧化膜电化学腐蚀特性

用微弧氧化方法在LC4超硬铝合金表面获得较厚的氧化膜,测定了氧化膜的生长曲线及电流密度变化,并用电化学方法测定不同厚度膜的极化曲线,采用零电阻技术测量3.5%NaCl溶液中LC4铝合金-铜电偶对电偶腐蚀情况.用扫描电镜观察合金基体和微弧氧化膜的腐蚀形貌.经过微弧氧化处理后,LC4超硬铝的腐蚀电流密度比基体降低几个数量级,腐蚀电位上升,耐腐蚀性能得到很大提高,但膜超过一定厚度时腐蚀电流密度反而有所升高.较厚的微弧氧化膜大幅度降低了LC4/Cu电偶对的电偶电流,电偶电位正向移动.     

醋酸钾型除冰液薄液膜厚度对飞机用4130钢腐蚀行为的影响

搭建了薄液膜腐蚀试验装置,使用膨体聚四氟乙烯(E-PTFE)防水透气膜准确控制了薄液膜厚度。利用电化学方法研究了质量分数为5%的醋酸钾型除冰液薄液膜厚度对飞机用4130基材钢腐蚀行为的影响。结果表明:该体系腐蚀过程主要受阴极氧扩散控制,薄液膜下腐蚀产物的溶解与扩散过程对腐蚀速率有较大影响;不同液膜厚度下腐蚀体系的阻抗谱均只有一个时间常数,且溶液电阻随液膜厚度增大而减小。当液膜厚度很薄(30μm左右)时,腐蚀速率很低;随液膜变厚,腐蚀速率先缓慢升高,然后迅速上升;在液膜厚度200μm左右达到极值,然后快速下降;当膜厚进一步增大,接近全浸状态,腐蚀速率又逐渐升高,并趋于稳定。     

不锈钢包钢在红壤中的电偶腐蚀行为

通过失重法、电化学方法研究了不锈钢包钢在红壤中的电偶腐蚀行为,采用SEM、XRD观察分析试样的表面形貌及腐蚀产物。结果表明:不锈钢-碳钢电偶对的形成加速了阳极金属材料的腐蚀,随着电偶对阴阳极面积比的增加,电偶电流逐渐增大;不锈钢在浸泡45d后基本没有发生腐蚀,而碳钢则发生了极严重的全面腐蚀,腐蚀产物主要为铁的氧化物。     

薄层液膜下金属电化学腐蚀电池的设计

设计了一种研究金属在薄层液膜下电化学行为的三电极腐蚀电池.该电池在降低研究电极和参比电极之间IR的同时消除了参比电极中离子对薄层液膜的污染,并且易于操作.通过稳态极化曲线和交流阻抗技术研究了该电池在薄层液膜下和在大量电解质溶液中的电化学行为,证明了该电池适合研究金属在大气中的电化学腐蚀行为.