2024铝合金在模拟动态海水/大气界面环境中的局部腐蚀机制

搭建了由电动推杆、时间继电器及4个腐蚀电化学传感器组成的模拟动态海水/大气界面(简称为水气界面)腐蚀测试平台,综合采用腐蚀电位监测、电化学阻抗谱(EIS)技术、电化学噪声(EN)技术以及表面和截面形貌分析,研究了2024铝合金在模拟动态水气界面区的局部腐蚀行为与机制,并比较了其与全浸区腐蚀行为的差异性。结果表明,动态水气界面区腐蚀产物呈“连续分布”特征,主要是由于试样向上移出水面过程中蚀孔内阳极溶解产生的Al³⁺流出,与界面区丰富的氧结合生成腐蚀产物;全浸区腐蚀产物分布较为分散。水气界面区随着铝合金浸入和移出水面,腐蚀电位呈现周期性“下降-上升”波动,波动幅值为5～10 mV。全浸区与水气界面区的水线上方由于腐蚀电位较高所以为阴极区,水线下方为阳极区;但腐蚀电位差异不大,因此宏观腐蚀电池作用不明显。EIS结果表明,水气界面区高频容抗弧半径均呈现先增大后减小趋势,界面区的腐蚀产物膜由于覆盖度大,比全浸区的腐蚀产物膜耐蚀性好。EN结果表明,水气界面区电流噪声的波动幅值先减小后增大,表明局部腐蚀敏感性先减小后增大,电流噪声的功率谱密度(PSD)高频线性区斜率均小于-20...     

5083铝合金在模拟海洋浪花飞溅区的局部腐蚀行为

搭建了模拟海洋浪花飞溅腐蚀测试装置,采用电化学阻抗谱(EIS)技术和形貌分析方法研究了5083铝合金在模拟浪溅区的局部腐蚀行为,并比较了其与全浸区腐蚀行为的差异性。实验结果表明：浪溅区由于冲刷作用腐蚀类型较为复杂,呈现孔蚀、晶间腐蚀与剥落腐蚀等多种局部腐蚀形态,且表面覆盖有大量腐蚀产物,局部腐蚀深度约40～80μm。全浸区仅存在分散分布的小蚀坑,深度约5μm,且多数起源于夹杂物处。夹杂物作为阴极相,附近的铝合金基体为阳极区发生溶解。浪花飞溅区蚀坑形状与水流方向有关,蚀坑下边缘在水流剪切力与腐蚀的共同作用下发生了层状剥落,导致蚀坑深度变化较缓,呈台阶状。EIS测试结果表明,浪溅区的极化电阻值约为全浸区的20%～50%,而有效电容值约为全浸区的2倍,表明浪溅区的腐蚀速度远大于全浸区。     

5083铝合金微弧氧化膜的制备及腐蚀特性

以硅酸盐溶液为电解液,测量了5083铝合金微弧氧化膜的生长曲线.分析了氧化膜的结构、成分和相组成,并通过盐雾腐蚀试验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测量,评估了微弧氧化表面处理前后试样的腐蚀特性.微弧氧化初期,电流密度快速下降,膜层主要是向外生长,膜层粗糙度快速增加.氧化30 min后电流密度逐渐降低,膜层逐渐变为向内生长为主.5083铝合金微弧氧化膜由γ-Al2O3和少量莫来石相(3Al2O)3·2SiO2)组成,莫来石主要分布在膜外层中.微弧氧化表面处理的5083铝合金腐蚀电流密度减小2个数量级,电化学阻抗模值|Z|增加,耐腐蚀性能得到了显著的改善.此外,由EIS图谱证实,内层膜致密性对微弧氧化膜耐蚀性起决定作用.     

不同焊接工艺对5083-H111铝合金MIG焊接接头力学性能的影响

通过拉伸、弯曲和硬度试验,研究不同焊接线能力和预热温度对5083-H111铝合金MIG焊焊接接头力学性能的影响。结果表明,在不同线能量和预热温度下,5083-H111铝合金(4mm)焊接接头的抗拉强度良好,均满足标准要求;在不同线能量和预热温度下焊接接头的弯曲性能良好;在不同线能量和不同预热温度下,接头各区域的硬度变化不大,且无明显软化现象。     

5083铝合金与2205不锈钢在天然海水中的电偶腐蚀行为

研究了5083铝合金与2205不锈钢在不同面积比条件下青岛天然海水环境中的电偶腐蚀行为,得到了电偶混合电位和电偶电流。结果表明,2205不锈钢与5083铝合金形成电偶时,由于自腐蚀电位的差值较大,容易造成明显的电偶腐蚀。无论阴阳极面积相等还是在大阴极小阳极的情况下,5083铝合金与2205不锈钢均形成电偶腐蚀,都会加速5083铝合金的腐蚀,2205不锈钢则会受到保护。因此,在海水环境中要避免这两种材料的直接接触,必须采取绝缘防护措施。     

天然海水微生物对5083铝合金初期腐蚀行为的影响

利用荧光电子显微镜,扫描电镜及能谱表面分析技术和开路电位,电化学阻抗谱,动电位极化电化学技术研究了在天然海水中浸泡初期,天然海水微生物对5083铝合金腐蚀行为的影响.结果表明,在天然海水中,铝合金表面形成良好的生物膜.电化学结果表明,在天然海水中铝合金腐蚀电位负移,点蚀电位正移,电荷转移电阻增大,说明短期浸泡时,天然海水生物膜的形成可以抑制其腐蚀,尤其对点蚀具有明显的抑制作用.在无菌海水中,随时间的增长,铝合金的腐蚀也受到一定程度的抑制,原因是锈蚀产物的形成对铝合金具有一定的保护作用.     

304不锈钢和5083铝合金在模拟城市地下空间环境中的腐蚀行为对比

目的 研究对比了304不锈钢与5083铝合金在模拟武汉地下空间环境条件下的腐蚀行为。方法 在对武汉工况调研的基础上,设计了符合地下环境特点的室内加速试验谱,包括循环盐雾试验和湿热试验等,以一个加速周期模拟实际服役环境中1 a的腐蚀量;利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜等方法分析了304不锈钢与5083铝合金的表面形貌、腐蚀产物成分和腐蚀动力学等。结果 根据模拟武汉地下空间环境设计的加速试验,经过5个循环周期后,不锈钢与铝合金均在局部发生不同程度的点蚀,5083铝合金表面钝化膜被破坏,腐蚀产物堆积,而304不锈钢腐蚀轻微。根据拟合结果,不锈钢最大点蚀深度与腐蚀时间时间符合指数函数关系D1=7.637+1.212e^0.517t,形成的腐蚀坑小而深;铝合金符合幂函数关系D2=11.75t^0.699,主要形成宽而浅的腐蚀坑,其宽深比逐渐增加。结论 随着服役时间的延长,304不锈钢在模拟城市地下空间环境中的点蚀深度发展较5083铝合金更快,304不锈钢的点蚀率受地下运行环境的影响逐年增加,而5083铝合金局部腐蚀放缓。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头微弧氧化膜电化学腐蚀行为

利用微弧氧化技术在5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头表面制备一层均匀的微弧氧化膜.通过动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)分析,评估微弧氧化前后搅拌摩擦焊接头的腐蚀特性.结果表明,经过微弧氧化表面处理的搅拌摩擦焊样品腐蚀电流密度减小,电化学阻抗增加,抗腐蚀性能得到了显著改善.未氧化处理的不同焊接组织区域腐蚀行为存在明显的差异,而5083铝合金母相和焊缝表面的微弧氧化膜具有相同的形貌和抗腐蚀性能.     

5083 铝合金环氧涂层盐水浸泡失效研究

目的研究铝合金基体上环氧涂层在盐水浸泡环境中的电化学阻抗谱变化规律,揭示涂层失效的原因和机制。方法采用电化学阻抗谱技术、红外测试、扫描电镜及能谱分析等方法,研究涂覆在5083铝合金基体上的环氧涂层在盐水浸泡过程中的裂化过程和失效机制。结果在3.5%(质量分数)Na Cl溶液的连续浸泡下,涂层电阻明显下降、电容明显增大,相应的涂层孔隙率和吸水体积百分数均逐渐增加;长期浸泡后,涂层孔隙率和吸水体积百分数均趋于稳定。随着浸泡时间的增加,涂层表面孔洞等缺陷增多,保护作用减弱;涂层内氧元素含量逐渐增加,碳元素含量逐渐减小;涂层内有羟基生成和C—O键的断裂发生。结论环氧涂层中环氧官能基团在电解质溶液中发生水解,水解形成羟基和氨基等亲水基团以及涂层中存在的孔洞等缺陷,进一步促进电解液的渗透,加速涂层的劣化。金属基体表面腐蚀反应会促进涂层与基体的剥离,腐蚀产物在涂层内的累积,也会导致涂层内孔隙和缺陷增多,促进涂层劣化。     

达克罗涂层在海水中的腐蚀电化学阻抗谱行为

测量了达克罗涂层在海水中全浸不同时间的电化学阻抗谱（EIS），并用等效电路Ro（RPC）（RDQ）进行解析。结果表明：腐蚀过程中试样的极化电阻RP、双电层电容C、扩散电阻RD均不断增大，且RD/RP也一直增大。达克罗涂层的腐蚀初期为金属Zn的溶解，随着腐蚀的进行，腐蚀产物在膜内的累积导致钝化膜的有效厚度增加，Zn粉的牺牲阳极作用受到了限制；腐蚀后期主要是机械的壁垒保护作用，直到扩散和溶解作用超过壁垒作用后，涂层以点蚀的形式发生破坏。     

1050A铝合金在模拟海洋大气环境中周浸腐蚀行为

采用室内周浸试验研究了1050A铝合金在模拟海洋大气环境的腐蚀行为,采用电化学阻抗谱、失重法、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱(EDS)等方法研究了腐蚀产物表面形貌、结构和组成。结果表明,随着腐蚀的进行,腐蚀产物增多、失重增加、阻抗值逐渐减小。腐蚀产物主要以团状和块状的形式存在,并不断向外延伸扩大,呈现不均匀的凹凸形貌;腐蚀产物主要有铝的氯化物、Al2O3,Al(OH)3和AlO(OH)等;电化学阻抗谱拟合结果显示,腐蚀速率先增加后降低。     

电化学阻抗谱研究达克罗在海水中的腐蚀行为

测量了达克罗涂层在海水中全浸不同时间的电化学阻抗谱（EIS）,并用等效电路Ro(RpC)(RDQ)进行解析。结果表明：腐蚀过程中试样的极化电阻Rp、双电层电容C、扩散电阻RD均不断增大,且RD/Rp也一直增大。达克罗涂层的腐蚀初期为金属Zn的溶解,随着腐蚀的进行,腐蚀产物在膜内的累积导致钝化膜的有效厚度增加,Zn粉的牺牲阳极作用受到了限制;腐蚀后期主要是机械的壁垒保护作用,直到扩散和溶解作用超过壁垒作用后,涂层以点蚀的形式发生破坏。     

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...     

铝合金在海水中的耐蚀性与腐蚀电位的关系

依据铝合金在青岛海域的暴露腐蚀结果和腐蚀电位数据,讨论了铝合金在海水中的耐蚀性与腐蚀电位的关系.结果表明,耐海水腐蚀性能相似的铝合金,其海水腐蚀电位-时间曲线的形状、特性也相似.耐海水腐蚀性能较好的铝合金,其初始电位、稳定电位均较负,达到稳定的时间较长、稳定电位波动较大.耐蚀性较差的铝合金则相反.     

铝合金在切削乳化液中的微生物腐蚀行为研究

目的 研究切削乳化液中滋生的微生物对铝合金工件腐蚀行为的影响及腐蚀作用规律,为避免微生物引起铝合金工件的腐蚀提供理论依据.方法 采用表面形貌观察及成分分析方法,分别研究微生物对铝合金腐蚀形貌的影响及腐蚀产物组成,并利用统计学方法分析铝合金表面的点蚀分布情况,最后利用电化学方法分析铝合金表面的腐蚀电化学特性.结果 在含有多种微生物的切削乳化液中,铝合金工件的腐蚀更为严重,铝合金表面被微生物附着,形成不均匀的腐蚀产物膜和生物膜.除去表面膜层后,发现了明显的点蚀坑,而且点蚀坑的数量多、深度大,最深达到17.7μm.而在灭菌的切削乳化液中,铝合金表面仅有乳化物附着,而且较为均匀.除去膜层后,表面划痕明显,无点蚀现象.电化学结果也表明,在含有多种微生物的切削乳化液中,铝合金的电荷转移电阻Rct逐渐减小,从浸泡3 d时的23 k?降到15 d后的8.3 k?,铝合金的腐蚀速率明显增大.结论 切削乳化液中滋生的微生物明显加速了铝合金的腐蚀.     

Al-Zn-In-Si牺牲阳极在模拟海水及海泥环境中的电化学性能

目的 分析A13型Al-Zn-In-Si牺牲阳极在海水、海泥中的电化学性能.方法 采用恒电流极化进行4 d的加速实验,使用电化学阻抗谱(EIS)分析电化学腐蚀过程,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及三维超景深显微镜观察分析腐蚀形貌及表面化学成分,对比研究了Al-Zn-In-Si牺牲阳极在模拟海水和海泥环境下的腐蚀形貌、电化学性能.结果 在模拟海水和海泥环境中,尽管Al-Zn-In-Si牺牲阳极都满足DNVGL-RP-B401的要求,但在海泥环境中,其电化学效率仅为65.97％,远低于海水环境中的89.43％.牺牲阳极在海水环境中发生均匀腐蚀,而在海泥环境中却呈现严重的不均匀腐蚀现象,表面腐蚀坑为疏松多孔蜂窝状.结论 在海泥环境下,Al-Zn-In-Si牺牲阳极的腐蚀产物扩散困难,局部呈现腐蚀坑,自腐蚀速率高,导致电化学效率降低.溶解过程中,由于组织脱落,自身消耗增加,电化学容量降低,从而导致阳极在模拟海泥环境中的电化学性能低于海水环境,并揭示了阳极在模拟海水、海泥环境中的腐蚀机理.     

海水腐蚀试验站碳钢低合金钢全浸试片的现场腐蚀检测

制作了用于海水腐蚀试验站全浸区暴露试片电化学检测的电极系统，采用极化电阻（Rp）和电化学阻抗谱（EIS）等测试技术，对舟山海水腐蚀试验站的4种碳钢和低合金钢全浸试片进行了现场电化学检测。测试结果反映了试片在海水中不同时期的腐蚀行为以及海水环境因素的影响。暴露期间，试片风值的变化主要是由于试片表面锈层的堆积和海水温度变化的结果，测试结果也表明了EIS技术能够用于试片海水腐蚀的现场检测，阻抗图谱反映了试片在海水中的腐蚀机制。一年周期电化学测试结果与失重法测得的腐蚀速率相近。     

时效对7056铝合金在EXCO溶液中剥落腐蚀行为的影响

研究了7056铝合金经120℃单级时效与120℃×4h+165℃×8h双级时效后在EXCO溶液中的剥落腐蚀行为。观察了不同时效状态7056合金表面腐蚀形貌随浸泡时间延长的变化,并进行腐蚀等级评定;采用CHI660C电化学工作站检测了7056合金在EXCO溶液中的极化曲线与电化学阻抗谱。借助透射电镜观察了不同时效状态下7056合金的组织形貌特征,并就微观组织对剥落腐蚀行为的影响进行了深入的分析。结果表明:在120℃单级时效,随时效时间延长,7056合金抗剥落腐蚀能力增加;与120℃×100h长时间时效相比,经120℃×4h+165℃×8h时效后,7056合金具有较好的抗剥落腐蚀能力。     

交流阻抗谱方法研究铌钢在海水中的腐蚀行为

用交流阻抗谱方法研究了开路电位条件下铌钢和普通碳钢在天然海水及室温时腐蚀电位随时间的变化规律,结果表明:铌钢腐蚀产物比普通碳钢腐蚀产物致密;铌钢的耐腐蚀性能优于普通碳钢.     

低碳钢在海水中的阴极电化学行为

采用电化学技术结合XRD分析, 研究了A3碳钢在海水中的阴极电化学行为, 探讨了锈层在阴极过程中的作用. 碳钢表面生成的锈层由内锈层和外锈层组成, 内锈层主要组成相为γ-FeOOH, α-FeOOH, β-FeOOH以及Fe₃O₄与γ-Fe₂O₃的混合物. 浸泡126 d时, 外锈层主要由γ-FeOOH组成; 浸泡364 d由γ-FeOOH, α-FeOOH, Fe₃O₄和 γ-Fe₂O₃组成. 不同锈层在阴极过程中所起的作用不同. 外锈层主要作用是阻碍溶解氧到达金属表面, 内锈层除此之外还可以参与还原反应, 加速阴极反应. 提出了一个评价锈层参与还原反应程度的参数α, 在浸泡不同时期锈层参与还原反应的比例不同, 浸泡前7 d, α值上升比较明显, 随后增加比较缓慢, 浸泡168 d后基本稳定. 探讨了内、外锈层组分的变化以及锈层各组分间的相互作用.