Degradation mechanism of lacquered tinplate in energy drink by in-situ EIS and EN

The corrosion process of phenolic epoxy coated tinplate in energy drink was investigated by in-situ electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and electrochemical noise(EN) techniques. The experimental results indicate that the degradation process of novolac epoxy coated tinplate in energy drink can be divided into three main stages: organic coating wetted by the beverage; corrosion initiation beneath the organic coating; and corrosion extension process. It was proposed that the tin coating and carbon steel were mainly corroded by organic acids in energy drink through the pores of the organic coating. After the tin coating was corroded, the carbon steel started to corrode due to its higher electrochemical activity and became to be the dominated corrosion reaction.     

钝性金属表面共价结合自组装膜制备及耐蚀性研究进展

海洋环境中的Cl-是影响不锈钢和铝合金等钝性金属钝化膜稳定性的关键因素。共价结合分子自组装膜具有环境友好、成本低、热力学稳定性好、工艺简单的特点,是提升钝化膜稳定性的有效策略且已成为近年来的研究热点。共价结合自组装膜虽然厚度只有几纳米,但结合力好,可实现层层自组装,为不锈钢的腐蚀防护注入了新的活力。综述了常见的单分子体系组装膜和复合体系组装膜,探讨了各种组装膜的组装机理、影响组装膜质量的因素及在腐蚀防护中的潜在应用。其中单分子体系组装膜主要包括硅烷类、膦酸化合物类、羟基化合物、儿茶酚类衍生物、芳基重氮类化合物等。单分子体系组装膜,由于致密性、均一性、覆盖度等尚未达到理想要求,因此逐步向多分子体系组装膜发展,以进一步优化组装膜的综合性能。未来工作需进一步发展适用于评价组装膜机理和组装过程的原位实时表征技术,结合量子化学计算和先进的材料表征手段,从微纳米尺度和原子尺度搞清成键形式、分子取向等重要信息。开发新型可有效阻隔H2O分子和Cl-传输的功能性有机分子或聚合物,为实现金属材料的主动腐蚀防护提供科学依据。     

316L不锈钢大气腐蚀的电化学噪声检测:理论模型与应用

采用电化学噪声(EN)技术针对大气环境下不同腐蚀状态的316L不锈钢试片进行了EN检测,并研究EN特征参数如电位噪声标准偏差、电流噪声标准偏差、谱噪声电阻和噪声电阻与腐蚀速率之间的关系。实验结果表明,当相对湿度增加时,电流噪声标准偏差及其功率谱密度(PSD)增大,电位噪声标准偏差及其PSD减小,谱噪声电阻值减小。当湿度较高时暴露2 a的316L不锈钢试样由于腐蚀动力学发生变化,出现表征钝化膜破裂修复的暂态峰;而空白试样由于钝化膜较为完整,因此电流噪声波动幅值较小。电化学噪声的Thevenin等效电路的模型分析结果表明,电位噪声、电流噪声以及噪声电阻的主要影响因素是溶液电阻Rs以及工作电极和对电极的阻抗模值(Z_a和Z_c)。谱噪声电阻的影响因素除了R_s、Z_a和Z_c外,还包括工作电极EN的PSD影响。本文建立的EN电化学等效电路模型分析为大气环境下金属材料的EN检测的可靠性奠定基础,未来有望应用于金属装备或构件在其他工业大气环境中的腐蚀检测。     

基于混沌理论的电化学噪声谱数据解析及其在局部腐蚀检测中的应用

将混沌理论引入电化学噪声(EN)谱的数据解析,对有机涂层失效过程和应力腐蚀过程的EN数据进行分析,采用关联维数表征局部腐蚀过程,取得了一些有意义的结果。分析了环氧酚醛/镀锡薄钢板失效过程的EN特征,通过计算涂覆镀锡薄钢板腐蚀过程的电化学电位噪声(EPN)谱特征,发现EPN对应的关联维数值随着局部腐蚀程度的加剧有增加的趋势。采用混沌相空间重构理论分析了304不锈钢应力腐蚀过程的电流噪声谱,利用关联维数表征应力腐蚀过程。数据计算结果表明应力腐蚀初期其相空间轨迹呈圆球形,应力腐蚀后期则变为椭圆形。研究结果表明,当裂纹萌生和扩展时,关联维数值增大,表明电化学噪声信号的不确定性与复杂性增加。     

金属腐蚀速度的电化学噪声检测:理论模型研究进展

金属材料腐蚀速度的测定是评价材料在服役环境中耐蚀性的重要指标。电化学噪声技术由于其原位无损无干扰的优势,用于金属材料的腐蚀监检测的应用已有50多年的历史,可以实现对金属材料在各种环境下的腐蚀速度和腐蚀形态的评估。目前制约电化学噪声技术应用的关键科学问题之一是如何建立理论模型进而得到表征腐蚀速度的特征参数。目前腐蚀速度评价主要采用噪声电阻或谱噪声电阻来表征,但很多情况下2个参数本身缺乏严格的物理意义。本文综述了目前用于金属腐蚀速度定量分析的3种理论模型(电极过程动力学模型、等效电路模型、散粒噪声理论),并深入讨论了每种模型的优缺点,最后指出了该领域的发展方向。     

三维石墨烯/Cu复合材料在模拟海水环境中的腐蚀和空蚀行为

采用热压和热轧方法制备了三维石墨烯纳米片网络/Cu复合材料(3D-GLNN/Cu),组织表征结果表明,在块体复合材料中石墨烯网络结构保持完整,有效限制了Cu基体晶粒长大,热压态和热轧态3D-GLNN/Cu的硬度分别较纯Cu提高了8%和46%。采用电化学方法和空蚀失重分析研究了其在模拟海洋环境中的腐蚀和空蚀行为。极化曲线测试结果表明,3D-GLNN/Cu的阳极溶解电流与热压态纯Cu相比显著降低,热轧处理对复合材料的耐蚀性影响不大。腐蚀电位下的电化学阻抗谱(EIS)及电化学等效电路拟合分析结果表明,3DGLNN/Cu的电极过程动力学较为复杂,主要受电荷转移和扩散过程共同控制。欧姆电阻校正后的Bode图结果表明,高频区的相位角大于-90°而阻抗模斜率约为-0.9,Cu及2种3D-GLNN/Cu复合材料在模拟海水中均存在常相位角元件(CPE)特征,这主要是因为电极表面材料结构和成分不均一性导致的局部界面电容和电荷转移电阻存在差异。随着浸泡时间延长(从1 h到9 d),EIS高频区容抗弧均是先增加后减小,主要是因为腐蚀生成的CuCl盐膜在表面的覆盖与局部脱落有关,EIS低频区出现扩散阻抗特征,且...     

基于混沌理论的电化学噪声谱数据解析及其在局部腐蚀检测中的应用

将混沌理论引入电化学噪声（EN）谱的数据解析,对有机涂层失效过程和应力腐蚀过程的EN数据进行分析,采用关联维数表征局部腐蚀过程,取得了一些有意义的结果。分析了环氧酚醛/镀锡薄钢板失效过程的EN特征,通过计算涂覆镀锡薄钢板腐蚀过程的电化学电位噪声（EPN）谱特征,发现EPN对应的关联维数值随着局部腐蚀程度的加剧有增加的趋势。采用混沌相空间重构理论分析了304不锈钢应力腐蚀过程的电流噪声谱,利用关联维数表征应力腐蚀过程。数据计算结果表明应力腐蚀初期其相空间轨迹呈圆球形,应力腐蚀后期则变为椭圆形。研究结果表明,当裂纹萌生和扩展时,关联维数值增大,表明电化学噪声信号的不确定性与复杂性增加。     

镀锡薄钢板在NaCl溶液中的腐蚀行为(英文)

应用电化学阻抗谱技术研究镀锡薄钢板在0.5mol/LNaCl溶液中的腐蚀过程,结合SEM、SPM、XRD、XPS技术表征腐蚀产物的形貌和腐蚀产物的结构。结果表明:腐蚀过程中镀锡层的电阻Rc值基本不变而电荷转移电阻Rct值下降了2个数量级,表明镀锡层基本没有发生腐蚀而基底金属碳钢则不断遭到腐蚀。镀锡薄钢板在0.5mol/LNaCl溶液中的腐蚀类型主要是对镀锡层缺陷处暴露的基底金属碳钢的腐蚀,其腐蚀产物主要是γ-FeOOH。     

饮料金属包装实罐产品的腐蚀检测

为了检测饮料金属包装实罐产品的腐蚀情况,研制了适用于罐体产品腐蚀监测的电化学传感器,并研究了传感器在某功能饮料中的有效测试面积。应用所研制的传感器对服役期分别为1个月、3个月,27个月,43个月(编号分别为s1,s2,s3,s4) 的四个功能饮料实罐产品进行了电化学阻抗谱(EIS)测试和电化学噪声(EN)测试。EIS结果表明,实罐s1的EIS尚未发展成为两个容抗弧的特征,涂层电阻值大于108Ω?cm2,表明涂层防护性能良好;实罐s2,s3和s4的EIS均呈现双容抗弧特征,涂层电阻值均小于108Ω?cm2,表明该有机涂层失去了防护性能。EN结果表明：s3和s4电流噪声的暂态峰的数量相比s1和s2多,幅值增大,表明局部腐蚀敏感性增加。电化学测试结果表明4个实罐的性能不同,且与服役期有关,因此所研制的传感器可以进行实罐性能检测,并为评估金属包装产品的货架寿命提供科学依据。     

Cl~-污染大气环境下T91钢孔蚀萌生的电化学噪声检测

采用电化学噪声(EN)技术研究了T91马氏体耐热钢在Cl~-污染大气环境下的电化学行为,并针对EN数据进行统计分析,得到表征腐蚀萌生和发展的特征参数。运用Thevenin等效电路模型得到统计参数与腐蚀速度之间的关系并用实验数据进行验证。实验结果表明,EN技术可以有效监测大气环境下T91钢的腐蚀过程,电流噪声幅值大小一定程度上反映了局部腐蚀萌生和发展过程。理论分析结果表明,溶液电阻可影响电位噪声和电流噪声的测量以及噪声电阻的计算结果,但只要溶液电阻值远小于工作电极的阻抗,其影响可以忽略。谱噪声电阻不等于研究电极的阻抗模值,二者之间存在一定的关系。实验数据的进一步分析证实了理论预测的正确性。