微生物抑制腐蚀机理及生物矿化机理研究进展

微生物既可以加速材料腐蚀,也可以在一定程度上减缓材料腐蚀,这与微生物膜有着密不可分的关系,微生物的抑制腐蚀作用正是微生物膜与腐蚀产物交互作用的结果。一般来说,这种抑制作用不仅仅是通过一类微生物或一种机制实现的。首先分类归纳了微生物膜抑制腐蚀的三种主要机理——微生物的呼吸作用消耗氧气,通过细菌分泌物抑制腐蚀,在材料表面形成保护层,并结合实例进行了分析论述。重点论述了生物矿化抑制腐蚀的机理,包括生物矿化的基础、生物矿化的过程、微生物在生物矿化中所起的作用,特别是EPS对于生物矿化的作用,着重分析了影响矿化产物膜结构与形态的关键影响因素,包括微生物种类、生物膜结构、海水环境等。另外,总结了近年来国内外利用生物矿化提高材料耐腐蚀性能的一些研究,对未来发展趋势做出了展望,并提出了三个亟待解决的问题。     

微生物抑制5754铝合金的海水腐蚀行为

采用失重法分析5754铝合金在含海洋常见微生物枯草芽孢杆菌(B.subtilis)的海水中的腐蚀行为,利用SEM和白光干涉仪分别观察了表面腐蚀产物形貌及腐蚀轮廓,并用EDS和XRD分析了表面腐蚀产物成分,最后利用EIS研究该铝合金的腐蚀机理。结果表明,浸泡在含有微生物B.subtilis的海水环境中,铝合金腐蚀速率为12.5 mg/(dm²·d),仅为浸泡在不含有微生物海水环境中铝合金腐蚀速率的1/6。浸泡在含有B.subtilis的海水环境中,铝合金表面逐渐形成一层以CaMg(CO₃)₂为主要成分的矿化物质膜,微生物B.subtilis的存在促进了生物矿化膜的形成,阻碍了海水对铝合金的侵蚀,从而抑制了铝合金在海水环境中的点蚀。     

磁场作用下的微生物腐蚀研究进展

磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的,磁场力包括洛伦兹力和安培力.概述了磁场对微生物和金属腐蚀过程的影响,包括对单一细菌和混菌体系、电化学控制和浓差极化控制的电化学过程的影响.归纳了磁场作用于微生物金属腐蚀的防控方法,包括微生物竞争手段、缓蚀杀菌剂的应用以及存在的不足等问题.在此基础上,重点综述了近年来磁场条件下金属微生物腐蚀的研究进展,分析了磁场对于微生物生长特性和生物膜形成的影响,分别以不同微生物存在的体系、电化学过程控制的类型等方面展开详细讨论.针对磁场存在的环境,总结了微生物对金属的腐蚀机理,包括生物膜理论、离子干涉理论、自由基理论等.最后结合磁场对金属腐蚀过程的相关机理,展望了后续磁场对微生物腐蚀防控的研究方向.     

微生物生物膜下的钢铁材料腐蚀研究进展

综述了近年来有关SRB引起的钢铁腐蚀研究进展,分析了SRB生物膜的形成机制,介绍了传统SRB腐蚀机理、生物催化硫酸盐还原阴极反应腐蚀机理,以及SRB诱导生物矿化作用形成的沉淀垢膜下的碳钢腐蚀研究现状,着重介绍了生物能量学和生物电化学在推动SRB导致的微生物腐蚀机理研究中的重要作用,并在此基础上介绍了目前最新的对生物膜下SRB的控制技术和方法,为SRB腐蚀及控制提供参考。     

硫酸盐还原菌对钢材腐蚀行为的研究进展

综述了硫酸盐还原菌(SRB)微生物腐蚀与防护的研究现状,总结了厌氧生物膜的形成过程及对钢材腐蚀的影响,并在此基础上介绍了SRB对金属材料的腐蚀机理,包括阴极去极化机理、代谢产物腐蚀机理、Fe/FeS微电池作用机理等.分析了SRB代谢产生的胞外聚合物(EPS)在金属腐蚀过程中起到的作用,并详细介绍了SRB与好氧型铁氧化菌...     

芽孢杆菌属微生物腐蚀研究进展

研究发现金属腐蚀部位存在芽孢杆菌属微生物,其中有些种形成的微生物膜被认为可能是一种潜在的抑制微生物腐蚀的有效方法。本文拟对国内外有关芽孢杆菌属微生物腐蚀的研究现状进行综述,探讨芽孢杆菌属生物膜在金属腐蚀中的作用,分析芽孢杆菌属微生物腐蚀的研究趋势。     

碳钢在富集硫酸盐还原菌海水中的腐蚀行为研究

用交流阻抗技术、场发射扫描电镜和电子能谱等手段研究了在富集硫酸盐还原细菌海水作用下的Q235钢的腐蚀行为和锈层转化,比较了铁氧化物锈层对厌氧微生物腐蚀的影响.结果表明：表面已经存在铁氧化物锈层的碳钢,接种SRB菌液后,由于细菌的代谢产物（主要是硫化氢）与致密的铁氧化物发生反应,生成疏松的铁硫化物,最初使碳钢的腐蚀加速,随着细菌的生长,细菌代谢产生的胞外聚合物渗透到内层腐蚀产物上并粘连在一起,形成致密的保护层,腐蚀得到抑制.     

AZ91D在模拟体液中的腐蚀机理与矿化分析

为在镁合金表面仿生矿化制备钙磷沉积层,探宛矿化过程中镁合金的腐蚀机理,试验采用压铸镁合金AZ91D为基体,经过HF/乙二醇和高浓度NaOH预处理,在人工模拟体液中浸泡4天、6天、10天及16天,并对沉积层进行SEM和EDS分析.结果表明:AZ91D表面能够通过仿生矿化生成钙磷沉积层;浸泡早期沉积层表面分布蚀坑和网状裂纹,浸泡早期主要以点蚀为主,浸泡后期以全面腐蚀为主;含Cl针状团簇的局部富集和溶解是形成点蚀坑的重要原因;Clˉ的穿透作用使晶界薄弱处形成裂纹开端,析氢引发更多的裂纹生成和扩展;Al元素的溶出和碳酸盐沉积一定程度提高了耐全面腐蚀性能.     

金属表面混合微生物腐蚀及分析方法研究进展

微生物腐蚀研究一直都是金属腐蚀领域关注的热点,微生物种类的不同,对金属材料的腐蚀影响也不尽相同。实际环境中,微生物的复杂性导致单一微生物的腐蚀机理并不能完全解释实际的腐蚀现象,因此混合微生物体系研究成为微生物腐蚀领域新的研究方向。在基于单种微生物对金属的腐蚀行为及其腐蚀机理的研究基础上,综述了两种微生物的混合体系在金属表面对其腐蚀的影响。归纳总结了混合微生物的构成,重点综述了含有SRB、IOB和其他典型微生物的混合体系的作用过程,分析了混合体系中,不同微生物的相互作用(如协同、竞争作用等)对金属腐蚀影响。梳理了目前混合微生物体系研究的实验环境,并针对混合微生物体系在金属表面腐蚀微观的研究,介绍了几种技术,以期能更加直观地显示混合体系中微生物间的作用机制。最后对研究两种微生物混合体系下的金属腐蚀问题提出了建议和发展方向。     

微生物胞外聚合物引起的金属腐蚀的研究进展

系统总结了典型的腐蚀性微生物(细菌、真菌和微藻)的代谢特点以及典型微生物对金属腐蚀的作用机制,在此基础上着重分析了微生物代谢产生的关键组分胞外聚合物的组分结构和功能,讨论了胞外聚合物的多种用途。最后,分析和讨论了胞外聚合物在金属腐蚀过程中的促进和抑制作用以及反应机理,为后续微生物胞外聚合物导致的金属材料腐蚀与防护提供参考。     

稀土元素对油管激光合金化层组织及性能影响

在N80油管表面预置Ni-Cr-Ti-B4C-La_2O_3合金粉末,通过激光处理获得与基体冶金结合良好的合金化层,研究La_2O_3添加量对激光合金化层组织和性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度计对合金化层的组织及显微硬度进行测试分析,利用电化学测试系统测试合金化层的动电位极化曲线。结果表明,La_2O_3添加量影响N80油管表面激光合金化层原位生成TiB_2,TiC相的尺寸及分布、硬度及耐蚀性。当La_2O_3的加入量为0.5%时,激光合金化层中TiB_2,TiC增强相细小且分布均匀,硬度最高,耐蚀性得到改善。     

Y、Ta、Cr元素对Ni-10%Cu-10%Fe-10%Al合金在850℃冰晶石熔盐气氛中热腐蚀行为的影响

通过真空铸造得到Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu(质量分数)及分别添加0.8%Y、5.3%Ta和13.6%Cr(质量分数)的Ni-Fe-Al-Cu-X(X:Y或Ta或Cr)4种合金,采用熔盐腐蚀实验及SEM,XRD及EDX测试研究各合金在850℃静态冰晶石熔盐气氛中的腐蚀行为。结果表明:在850℃冰晶石熔盐气氛中,Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu合金表面形成的氧化物保护膜;由于氧的聚集、扩散,并在熔盐/氧化膜界面处发生O2+2e=2O2还原反应,而生成的O2与MeO反应生成MeO22,致使NiO和Al2O3等氧化物层疏松、多孔、易剥落;另外,氧化物保护膜也被熔盐挥发的氟化物通过物理化学作用而溶解,形成坑洞,腐蚀层呈现层叠状;添加0.8%Y和5.3%Ta可净化合金晶界,使腐蚀层中氧化产物更致密,提高合金抗冰晶石熔盐气氛腐蚀性能;添加13.6%Cr的Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu合金,其腐蚀层形成Cr2O3及NiCr2O4冰晶石结构的化合物,降低其他氧化物的活度,提高氧化膜的保护作用,该合金抗冰晶石熔盐气氛腐蚀性能最好。     

Vermeidung der Wasserstoffversprödung vergüteter Stähle bei galvanotechnischen Prozessen durch thermische Legierungsbildung

Avoidance of hydrogen embrittlement of high strength steels during electroplating processes by thermal alloying Low alloyed high strength steels are often electroplated by metal layers protecting against corrosion. For ultra high strength, quenched and tempered steels with yield strengths > 1000 Nmm^?2 embrittlement by hydrogen being envolved during the electrochemical pretreatment as well as metal deposition has to be avoided. More over the corrosion protecting layers should form a diffusion barrier for hydrogen which can be formed during corrosion processes under special circumstances. In this paper two problem solutions including thermal alloying processes will be discussed. Plating the steel substrate with a nickel layer subsequently annealed at a temperature above 800°C in an inert gas atmosphere an austenitic iron-nickel-alloy at the boundary is formed, being a high efficient diffusion barrier for hydrogen. Further zinc plating is improving the corrosion resistance avoiding at the same time pitting corrosion problems. Plating the steel substrate with a copper and a following nickel layer on top and annealing it at the temperature of 800°C a highly corrosion resistant copper-nickel-alloy is formed showing excellent barrier behaviour for hydrogen diffusion. In both cases hydrogen being formed during the plating process itself and penetrating into the base metal does not lead to embrittlement as it is effusing during the annealing procedure.     

金属表面腐蚀层及涂层的激光干式清洗研究进展

激光干式清洗方法,因操作简单、清洗过程易于控制等优点,目前应用最为广泛。重点介绍了激光干式清洗在各种金属材质表面不同腐蚀层和涂层清除中的应用,包括有多种钢材表面的锈层,钢材表面的ZrO2、Cr2O3、Al2O3变性层,热轧钢表面高温氧化层,Ti合金表面富氧α相层,合金钢在H2S环境中腐蚀而形成的硫化层,钢、铝合金、钛合金表面漆层,热压成型钢板表面Al-Si涂层以及航空压缩机Ti合金叶片TiAlN涂层等。分类对比了不同清洗对象所需选用的合适激光清洗工艺参数,如波长、脉宽、频率、功率、扫描速率等。金属材料激光干式清洗多选用波长为1064 nm的纳秒激光器,清洗后表面粗糙度可达1μm,且随着能量输入的升高而增大。锈层的去除主要依靠高温烧蚀作用,变性层是由于产生的热弹性应力而剥离,而漆层和涂层则是由于烧蚀气化、热振动、热冲击等机制实现清洗。最后,对激光清洗技术在国内不同工业领域中的应用前景进行了展望。     

Inconel625合金及焊缝在Na2SO4-NaCl熔盐中热腐蚀行为研究

对Inconel625母材与焊缝金属进行750℃下的75%Na₂SO₄-25%NaCl混合熔盐热腐蚀实验，并对腐蚀产物的物相、表面形貌、腐蚀失重速率及腐蚀机理等进行分析。结果表明：Inconel625接头母材处组织为奥氏体等轴晶，焊缝处组织为树枝晶；母材与焊缝金属失重曲线均遵循抛物线规律，其失重速率常数分别为3.43和4.18 mg²·cm^-4·h^-1；焊缝金属因为富Nb第二相的析出，导致其与母材相比耐蚀性较差，腐蚀表现出“不均匀性”；2种状态下的Inconel625有着相同的腐蚀层结构均为：外层NiO颗粒和片层状NiCr₂O₄，中层致密Cr₂O₃氧化层，内层“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层的3层结构。Inconel625合金在750℃下75%Na₂SO₄-25%NaCl混合盐中的主要腐蚀机理为“硫化-氧化”腐...     

海南土壤中Q235钢的杂散电流腐蚀

采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等技术观察和分析了交、直流杂散电流干扰下Q235钢在海南土壤中的腐蚀形貌和腐蚀产物,并对腐蚀过程的电化学参数进行了测量。结果表明:杂散电流腐蚀具有明显的电解腐蚀特征,电流流入金属构件部位成为阴极而受到保护,电流流出金属构件部位成为阳极而受到腐蚀;交、直流杂散电流腐蚀具有集中腐蚀特征,腐蚀产物呈絮状,产物层均有明显裂纹、分层、脱落现象,对基体不具有保护作用;交、直流腐蚀产物组成大致相同,主要为Fe3O4、Fe2O3,伴有少量FeS;杂散电流的存在会加剧Q235钢腐蚀,在同等外加电流下,交流杂散电流腐蚀的危害程度是直流杂散电流腐蚀的15.9%。     

核电厂冷冻水系统更换缓蚀剂的可行性评估

目的评估缓蚀剂更换过程对核电厂冷冻水系统管材防腐的影响。方法采用线性极化、交流阻抗、强极化等电化学方法以及扫描电镜、X射线衍射等表面分析技术,研究在从原缓蚀剂(Na NO2-Na2Mo O4介质)向新缓蚀剂(Li OH-联氨介质)置换过程中,A106B碳钢及B10铜镍合金等两种主体管材的耐蚀性能变化。结果电化学测量表明,缓蚀剂置换过程中,两种管材的极化电阻Rp和传递电阻Rt总体上逐渐增大,腐蚀电流Jcorr逐渐减小。表面分析表明,金属在原缓蚀剂中表面较光滑,换水过程中逐渐生成锈层,在新缓蚀剂中锈层未见明显发展。结论原Na NO2-Na2Mo O4介质可抑制金属阳极腐蚀过程,对金属材质有良好的保护效果。换水阶段,A106B碳钢发生均匀腐蚀,表面积聚有锈层;B10铜镍合金腐蚀程度较轻微,两种材质的耐蚀性能均未见明显降低。新Li OH-联氨介质可继续对带锈层金属起保护作用,可增强锈层致密性,使金属材质的耐蚀性进一步提高。以Li OH-联氨介质置换Na NO2-Na2Mo O4介质,作为核电厂冷冻水的缓蚀剂具有可行性及可操作性。     

Untersuchung von Korrosionseffekten durch Natrium an Metallen der vierten und fünften Nebengruppe

A study of corrosion effects produced by sodium on metals of the 4th and 5th subgroups The action of liquid sodium on Ti, Zr, V and Nb involves exchange of oxygen from the liquid to te solid metal phase; because of the high energy of formation of the oxides of these metals Na₂O contents below 10 ppm are sufficient for initiating this reaction. The oxygen is taken up by te metal matrix directly, without formation of an oxide layer; oxygen take-up is always connected with embrittlement. In many cases oxygen becomes enriched in teh surface zone of the metal; in such cases several discrete layers are formed which have poor adhesion and different structure. Oxygen concentration can be assessed by microardness measurements.     

Ni基合金在900 ℃75%Na2SO4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900 ℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。