孔蚀过程中的电化学噪声特征

研究了几种钝态金属在合有活性离子的中性缓蚀剂体系及硫酸体系中发生局部腐蚀时的电化学噪声行为。结果表明:在研究的所有腐蚀体系中,饨态表面孔蚀过程中腐蚀电位波动噪声的功率密度谱(SPD)曲线都具有相同特征,即在极低频率下为白噪声,随频率升高,逐渐转变为1/f~n 噪声。视金属材料不同,测得的表观 n 值在2.2—3.4之间。SPD 曲线上最高频率 f_c 与溶液中 Cl~-浓度关系呈现三种类型。提出了一个解释实验结果的 SPD 的数学模型.     

Cl~-对高氮不锈钢在0.5mol/L NaOH溶液中腐蚀行为的影响

利用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和恒电位极化电流响应曲线对一种高氮不锈钢在含不同浓度Cl~-的0.5mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明:高氮不锈钢在含Cl~-的0.5mol/L NaOH中具有良好的耐蚀性,极化曲线表现出阳极钝化特征,Cl~-浓度对点蚀电位无显著影响,钝化电流密度随Cl~-浓度的增加而增大;当Cl~-浓度增加到1.00mol/L时,高氮不锈钢表面生成的钝化膜呈n型半导体,仍具有良好的保护性,钝化膜的载流子密度随着Cl~-浓度的增加而增大。     

表面粗糙度对硝酸钝化304不锈钢点蚀行为影响

采用动电位扫描、电化学阻抗谱和电化学噪声等方法研究了不同表面粗糙度的304不锈钢在体积分数10%HNO3溶液中钝化后的耐蚀性。结果表明,随304不锈钢钝化前表面粗糙度从0.25μm降到0.10μm,电荷转移电阻从6.51kΩ·cm2上升到19.17kΩ·cm2,电位标准偏差和电流标准偏差降低,而噪声电阻增大;随表面粗糙度的增大,试样电位和电流的功率密度曲线线性部分的斜率均出现增大,谱噪声曲线线性部分的斜率下降,表明在光滑的不锈钢表面更容易形成致密稳定且耐腐蚀性强的氧化膜,硝酸钝化能显著改善304不锈钢耐点蚀性能。     

316L不锈钢在不同pH值硼酸溶液中的电化学行为研究

采用动电位极化、电化学阻抗及Mott-Schottky技术研究了316L不锈钢在pH值分别为4,7和11的硼酸溶液中钝化膜的电化学行为,并对钝化膜成分进行了X射线光电子能谱分析。结果表明:316L不锈钢在酸性、中性和碱性硼酸溶液中均能形成稳定的钝化膜,且随p H值增加钝化电位区间减小,过钝电位显著下降。碱性硼酸溶液中316L不锈钢过钝电流显著增加。钝化膜完整性在中性硼酸溶液中最好,酸性溶液中最差。MottSchottky曲线结果表明,在酸性环境中随着电位的升高,钝化膜由n型向p型转变;在中性和碱性环境中,钝化膜半导体类型分别为n型和p型。这是由于随p H值增加,Cr的氢氧化物消失,钝化膜中Fe由Fe O(OH)转变为Fe_3O_4;在碱性环境下钝化膜中Cr_2O_3含量减少导致耐蚀性下降。     

氯离子对模拟混凝土孔溶液中钢筋钝性影响的电化学研究

通过动电位极化曲线,电化学阻抗谱以及Mott-Schottky曲线的测试,研究了预钝化电位对模拟混凝土孔溶液中钢筋的钝化作用及氯离子对钢筋钝性的影响.结果表日月,在室温下相对于饱和甘汞电极电位为-0.200-0.200 V范围于不同电位分别预钝化4800 s后,钢筋表面均处于钝态;钝化膜内浅层施主浓度随预钝化电位的升高而减少,深层施主浓度则增加;预钝化电位为0.200 V时,钢筋钝化膜的电荷转移电阻最大;预钝化后的钢筋在含氯离子0.01-0.08 mol/L,pH值为1250的模拟混凝土孔溶液中浸泡24 h后,其表面钝化膜表现为高掺杂的n型半导体,在015-0.47 V电位区间内表现为一种类型的施主浓度,施主浓度随氯离子浓度的升高而减小.     

硫酸钠溶液中2024—T3铝合金孔蚀过程的电化学噪声特征

高强度航空铝合金结构材料2024-T3在3.0%（质量分数（Na2SO4溶液中发生局部腐蚀的过程中,电位噪声的谱功率密度（SPD）曲线都具有相同的特征,即在极低频下为白噪声,随着频率的升高逐渐转化为1/f^α噪声,相应于一个噪声信号波,有一个腐蚀孔出现,在孔蚀诱导期,白噪声水平升高,截止频率增大,SPD曲线的倾斜段直线斜率小于-20dBv/decade,且趋于增大,孔蚀发生后,上述3个参量则各自朝着上述方向的塑方向变化,孔蚀时的Hurst指数（H）小于非孔蚀期的Hurst指数,而孔蚀时的系统分维（D）则大于非孔蚀期的系统分维。     

碳钢孔蚀期间的电流波动特征

用电化学方法研究了碳钢在含Cl^-D的磷酸盐＋硼酸盐缓冲溶液中，在孔蚀电位附近恒电位条件下电流波动的特征。在孔蚀电位Eb及Eb以上，恒电位和动电位极化时都观察到电流波动现象，在本底电流并未连续增大的情况下多次电流波动后可观察到蚀孔，表明在此体系中围绕表面的孔蚀活性点可能会发生反复的亚稳态局部溶解。恒电位下随时间延长电流波动频率降低，电流波动峰值服从正态分布；电位升高导致本低电流和电流波动峰值电流均增大，但对波动频率无明显影响。电流波动峰形状为快速上升，缓慢下降，即孔蚀活性点快速溶解，慢速再纯化，根据电流下降部分计算的再钝化速率服从指数衰减形式     

LC4铝合金在氯化钠溶液中的孔蚀特征

LC4铝合金在 2 .0 %NaCl溶液中发生局部腐蚀的过程中 ,电位噪声的谱功率密度 (SPD)曲线具有相同的特征 ,即在极低频下为白噪声 ,随着频率的升高逐渐转化为 1/fa 噪声 ,相应于一个噪声信号波 ,有一个腐蚀孔出现。在孔蚀诱导期 ,白噪声水平升高 ,截止频率增大 ,SPD曲线的倾斜段直线斜率小于 - 2 5dBv/Hz ,且趋于增大。孔蚀发生后 ,上述 3个参量则各自朝着上述方向的逆方向变化。实验发现 ,孔蚀参数SE 和SG 可以正确的表征孔蚀的发生、发展及材料的均匀腐蚀。阻抗测量结果表明 :孔电阻在刚开始浸泡时较大 ,随后减少渐趋于平稳 ,最后孔电阻又升高。这是因为随着浸泡时间的增加 ,孔面积渐渐增大 ,浸泡 6 5 0 0 0min时 ,孔电阻有所上升 ,可能是由于母孔内子孔的形成所致。产物电阻逐渐稳定上升 ,表明腐蚀产物逐渐增多。     

Cl~-浓度对镁-铝合金β相模型合金腐蚀电化学行为的影响

对镁-铝合金β相模型合金在不同浓度的Cl~-溶液环境中的腐蚀电化学行为进行研究.结果表明,随着Cl~-浓度的增加,β相的自腐蚀电位依次降低.但β相与α相之间的电位差没有随Cl~-浓度的增加递增.β相在不同浓度的Cl~-溶液中均能发生钝化,随Cl~-浓度的增加点蚀击破电位降低,相应表面膜中含Mg的腐蚀产物种类也增多.在不同浓度Cl~-溶液环境中,β相模型合金的腐蚀电化学结果可以揭示β相的微电偶作用.     

pH对316L不锈钢电化学性能的影响

采用动电位极化、电化学阻抗谱和Mott-Schottky曲线研究了316L不锈钢在硫酸溶液和氢氧化钠溶液中的电化学行为。结果表明,316L不锈钢在硫酸溶液和氢氧化钠溶液中钝化区间分别为0.1～0.9V和-0.25～0.7V;316L不锈钢在氢氧化钠溶液中的阻抗模值较大。随扫描电位正移,硫酸溶液与氢氧化钠溶液中的动电位电化学阻抗谱变化趋势差异明显;0.1V条件下形成钝化膜的Mott-Schottky曲线证明钝化膜由p型和n型两种氧化物组成。     

工业纯钛在含氯离子强碱中的腐蚀行为

通过增重法、光学显微镜、动电位极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线等方法,在含不同Cl~-浓度(0.01、0.10、1.00mol/L)1mol/L NaOH溶液中研究了工业纯钛TA2的腐蚀质量增加、腐蚀形貌及电化学特性,分析了Cl~-浓度对其腐蚀行为的影响。结果表明:TA2在含NaCl的强碱溶液中具有良好的耐腐蚀性能,随着Cl~-浓度增大,自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度和钝化电流密度增大,TA2耐腐蚀性能降低;Cl~-对阴极析氢反应的影响不明显,而随着Cl~-浓度增大,阴极吸氧腐蚀电流密度先增大后减小;TA2表面钝化膜呈n型半导体,对Cl~-有较强的耐腐蚀能力。     

成膜电位对GH3536在NaNO_3溶液中钝化膜性能的影响

通过塔菲尔极化曲线、恒电位极化曲线、交流阻抗谱及Mott-Schottky曲线(M-S曲线)等测试方法对固溶处理锻件GH3536在NaNO_3溶液中钝化膜的性能进行了研究。结果表明:GH3536的钝化平台区间为0～0.87 V,钝化膜的维钝电流随恒电位增大而增大;容抗弧半径、最大阻抗膜值、钝化膜膜厚随钝化电位的增大而减小,均在0.8 V时达到最小值;恒电位极化30 min后,钝化膜在0～0.2 V钝化平台内M-S曲线呈现N型半导体特征,而在0.2～0.8 V内呈现P型半导体特征。通过研究分析钝化膜的性能随成膜电位变化的规律,可为后续进行电化学去除奠定理论基础。     

磁场和CI~-对铁在中性Na_2SO_4溶液中阳极极化行为的影响

用动电位扫描法研究了外加磁场及Cl~-对铁在中性0.5mol/LNa_2SO_4溶液中阳极极化行为的影响。结果表明:有、无磁场下铁在含Cl~-的Na_2SO_4溶液中的阳极极化曲线都呈现活化-钝化-过钝化特征,虽然Cl~-会阻碍钝化膜的形成过程;外加磁场使E_p和E_F正移并增大i_(max)和i_(min),使钝化区范围缩小。Cl~-与磁场同时存在时对钝化膜的破坏有协同作用。     

电化学噪声技术研究X80钢的点蚀过程

采用电化学噪声(Electrochemical Noise,EN)方法研究了X80管线钢在NaHCO3+NaCl溶液中亚稳态与稳态点蚀特征。结果表明:在含Cl-溶液中,当试样处于点蚀亚稳态,电位与电流噪声具有典型的快速下降或上升,缓慢恢复的暂态峰(Transient)特征,噪声电流峰平均宽约5~10s,而噪声电位峰宽为100s。随着腐蚀时间的延长,亚稳态点蚀噪声峰数量增多,亚稳态点蚀程度加剧;当点蚀由亚稳态发展到稳态初期,电流噪声峰恢复时间变长,与电位噪声峰寿命趋于一致;而随着稳态点蚀的发展,电位与电流峰出现的频率显著增加,电位与电流峰具有很好的相位同步性。     

微量Cl~-和温度对7150-T76铝合金电化学腐蚀性能的影响

利用开路电位、循环极化法和腐蚀形貌表征研究了微量Cl~-与温度对7150-T76超高强度铝合金电化学腐蚀性能的影响。结果表明:低温低Cl~-浓度的溶液中,铝合金主要发生点蚀;温度升高、Cl~-浓度增大,晶间腐蚀的倾向逐渐变大。微量Cl~-(20 mmol/L)致使开路电位(OCP)显著负移;温度升高OCP逐渐降低,且在60~70℃温度范围内发生突变,表明腐蚀机理发生变化。还分析了循环极化曲线的各个电位和电流密度参数随Cl~-浓度和温度的变化。点蚀转换电位Eptp的出现表明被侵蚀后的铝合金表面的钝化是分步进行的,Eptp随Cl~-浓度的增大逐渐负移。自腐蚀电流密度随温度的升高先增大再减小,而自腐蚀电位逐渐负移,均可归因于高温溶液中溶解氧减少的缘故。此外,也论证了自腐蚀电位和再钝化电位的差值ΔE3(Ecorr-Erep)作为评价局部腐蚀发展程度标准的局限性。     

孔蚀过程中电化学噪声的“白噪声”水平与截止频率的研究

研究了恒电位条件下 Cl~-浓度和电位对于电流噪声在极低频率下的“白噪声”水平的 Gw 与截止频率 f 的影响,同时研究了恒电流条件下阳极电流密度对于电位波动噪声特征的影响。研究结果表明,在电极表面未形成典型的蚀孔的条件下,f_c和 Gw 可以作为评估孔蚀倾向的参数。     

恒电位阳极氧化对锆合金表面钝化膜的影响

采用动电位扫描极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线等电化学测试方法,研究了在室温0.1 M Na_2SO_4溶液条件下,不同极化电位对锆合金钝化膜性能的影响。结果表明,锆合金表面钝化膜表现出n型半导体性质,随着极化电位的增加,锆合金钝化膜缺陷密度下降,半导体性质减弱,阻抗值增大。阻抗谱可以用RQ并联后与溶液电阻Rs串联的等效电路来拟合。在相同的极化电位下,含Nb的N18合金表面钝化膜的缺陷密度要小于出厂退火态Zr-4合金。     

X80管线钢钝化膜的光电化学性能

利用电容测试法和光电流技术研究了X80管线钢在NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液中所成钝化膜的半导体性能和光电流特性,分析了成膜电位、成膜时间、Cl-浓度,溶液pH值以及成膜温度等因素对膜光电流响应的影响.结果表明,X80管线钢钝化膜的Mott-Schottky直线部分的斜率和光电流均为正,表明钝化膜呈现n型半导体特性.随着成膜电位的增加、成膜时间延长、溶液pH值升高、成膜温度及溶液中Cl-浓度的减小,Mott-Schottky直线部分的斜率和光电流响应均呈增大趋势,表明钝化膜内施上密度减小.     

腐蚀电化学中的频谱分析研究

简要介绍了我们实验室中进行的电化学阻抗频谱(EIS)与孔蚀诱导期中电化学噪声(EN)的谱功率密度(SPD)的研究进展。通过引入定态过程稳定性条件,导出了具有2和3个时间常数EIS的法拉第导纳公式,将它们应用于EIS数据分析的工作也正在进行中;发展了混合电位下的EIS理论并成功地应用于界面型缓蚀剂研究。证明了孔蚀诱导期中EN的SPD的特征是:极低频率下为“白噪声”,在较高频率下则转变为f~n噪声,n的数值在2至4之间。导出了相应的理论公式。     

腐蚀电化学中的频谱分析研究

简要介绍了我们实验室中进行的电化学阻抗频谱(EIS)与孔蚀诱导期中电化学噪声(EN)的谱功率密度(SPD)的研究进展。通过引入定态过程稳定性条件,导出了具有2和3个时间常数EIS的法拉第导纳公式,将它们应用于EIS数据分析的工作也正在进行中;发展了混合电位下的EIS理论并成功地应用于界面型缓蚀剂研究。证明了孔蚀诱导期中EN的SPD的特征是:极低频率下为“白噪声”,在较高频率下则转变为f~n噪声,n的数值在2至4之间。导出了相应的理论公式。