基于同心圆三电极阵列的局部电化学测试方法

设计了同心圆三电极阵列,将局部电化学测试方式由扫描探针转变为高速切换离散的电极单元,并基于此发展了一种适用于液滴体系局部腐蚀电化学测试方法。该方法不仅能够实现液滴与电极界面腐蚀电位及电偶电流分布特征的表征,而且能够实现局部电极位置的电化学阻抗谱、极化曲线等电化学测试。基于测试数据的分析,可以获得界面电化学反应及传质等动力学过程的局部电化学信息,用于研究电极/液滴界面双电层以及附近的扩散层等电极过程的动力学机制。该方法可应用于多种非均相介质腐蚀电化学研究体系,也为工业领域电化学工程及腐蚀监测技术发展提供了一种可供选择的解决方案。     

硫酸银对氯离子环境下Alloy690缓蚀特性的电化学分析

针对Alloy690在局部腐蚀过程中氯离子的自催化腐蚀作用,提出了利用Ag₂SO₄作为缓蚀剂防止氯离子对Alloy690的局部腐蚀。首先利用Tafel极化曲线和电化学阻抗谱,分析了将不同浓度的Ag₂SO₄加入到0.005 mol·L^-1的NaCl 溶液对Alloy690的缓蚀效率和表面结构的影响;然后通过X射线光电子能谱（XPS）对样品表面钝化膜的组成进行了分析,并与电化学阻抗谱分析结果进行了对比。研究结果表明：在Ag₂SO₄浓度较低时,它与氯离子形成络合物可有效降低腐蚀溶液中氯离子的活动性,并且这些络合物会覆盖在Alloy690表面,抑制了Alloy 690的阳极氧化过程,改变了电极表面双电层结构,有良好的缓蚀效果。     

NH4Cl溶液浓度对Incoloy 825合金腐蚀行为的影响

通过电化学阻抗技术、极化曲线和浸泡腐蚀实验对Incoloy 825合金在不同浓度NH₄Cl溶液中的腐蚀行为进行了研究。研究结果表明：开路电位随着浓度的升高而负移,腐蚀倾向增大;采用等效电路R_S（Q₁R₁）（Q_dlR_t）对电化学阻抗谱进行拟合,电荷转移电阻R_t随浓度增加而减小,Incoloy 825合金的维钝电流密度和腐蚀速率随浓度的增加而增大;825合金的腐蚀形貌主要为局部腐蚀,点蚀的密集度和大小随浓度的增加而增大;EDS结果表明Cl^-参与了电化学反应过程。     

靛蓝废水无机盐环境下铝极板溶解与电化学行为分析

为提升靛蓝染色废水电絮凝效率，确定电絮凝过程中最佳水解金属盐形态形成条件，采用Al-Ferron逐时络合比色法探讨电絮凝过程中初始pH、共存阴离子种类、电流密度对铝盐形态分布的影响，同时监测絮体Zeta电位、终止pH、体系电流与电导率的变化。通过显微观察电极溶解腐蚀情况，利用电化学工作站测定电极的极化曲线与电化学阻抗谱，分析其电化学行为。结果表明：靛蓝废水电絮凝过程中，最佳初始pH范围为6 ~7，此时具有优势絮凝形态的Alb含量较高；Cl-的加入可抑制电极钝化，提升电絮凝反应速率；低电流密度有利于电极均匀腐蚀和Alb的存在，电流密度为15 mA/cm2时体系内Alb含量达4.76 mg/L，可产生较好絮凝效果。     

X70管线钢在不同温度的钦州强酸性砖红壤模拟液中的电化学腐蚀行为

采用电化学阻抗谱、极化曲线测量、浸泡失重法、X射线衍射等测试技术研究了X70管线钢在温度30～70℃之间的钦州强酸性砖红壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为,探讨了温度变化对X70管线钢耐蚀性的影响。结果表明：随着温度的升高,X70管线钢在模拟溶液中的极化电阻减小,腐蚀电位逐渐负移,腐蚀电流密度增大,腐蚀速率增大,耐蚀性越来越差;阳极发生了Fe的溶解,阴极发生了析氢腐蚀和氧的去极化腐蚀。温度变化对X70管线钢表面腐蚀产物膜的物相组成有一定的影响：30℃和40℃时腐蚀产物相同,50、60和70℃时各不相同,腐蚀产物包括了γ-FeO(OH)、Fe(OH)₃、Fe₃O₄、α-FeO(OH)和Fe₂O₃。随着温度的升高,腐蚀产物膜质地越来越疏松,X70管线钢的腐蚀愈发严重。     

腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系盐雾腐蚀性能影响及仿真

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaCl液膜下2A12铝合金、TC4钛合金的极化曲线,建立了腐蚀产物影响下的双金属电偶腐蚀模型,分析比对了偶合体系下电解质电位、电流密度、腐蚀深度以及腐蚀产物孔隙率等关键参数。由于腐蚀产物的阻碍作用,2A12铝合金腐蚀速率由1.99 mm/a降低至0.97 mm/a,腐蚀电流密度由2.01×10^-5 A/cm²降低至1.17×10^-5 A/cm²,耐蚀性逐渐提高。生成的Al₂O₃、AlOOH及Al(OH)₃等产物使结构逐渐致密,有效阻碍了腐蚀介质与基体的接触及带电粒子的扩散行为,因而腐蚀进程逐渐减缓。由构建的腐蚀产物影响下电偶腐蚀模型可知,在腐蚀过程中,腐蚀产物的孔隙率由0.8逐渐降低至0.2,极大地阻...     

铜在5%过氧化氢消毒剂溶液中的腐蚀行为

新冠疫情期间双氧水(H₂O₂)等氧化型消毒剂的大量使用容易使金属构件产生腐蚀。采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线、弛豫时间分布法(DRT)和微观形貌表征等方法对铜材料在5%过氧化氢消毒剂溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明：在过氧化氢溶液中，铜表面呈现全面腐蚀的特征，不会出现腐蚀坑等局部腐蚀的现象。阴极还原过程是H₂O₂消毒剂溶液中铜腐蚀反应的控制步骤。阴极Tafel斜率随温度的升高而增大，腐蚀速率随着增加。腐蚀反应过程中，O₂扩散过程的弛豫时间更长，说明O₂扩散过程是过氧化氢腐蚀反应的重要控制步骤。研究结果有望增加大众对新冠防疫措施下的双氧水消毒剂腐蚀金属构件的认知。     

海洋微生物介质中碳钢腐蚀电化学行为研究

采用电化学阻抗谱、极化曲线等测试技术,研究了碳钢在不同培养周期下的海水微生物介质中的腐蚀行为.结果表明,海水中未经纯化的微生物使碳钢电极的腐蚀电位负移;电极表面完整均匀微生物膜的存在不改变阴极的极化类型和控制步浇骤,只对阳极腐蚀过程起加速作用;电化学阻抗谱证实,在有菌存在的条件下,电极的阻抗值下降,微生物的存在会加速碳钢电极的腐蚀作用.     

铜在3.5％NaCl体系中浸泡过程的阻抗谱研究

采用阻抗谱研究铜在3.5％NaCl体系中的浸泡过程中的腐蚀行为,研究表明随着浸泡时间的延长,铜电极表面逐渐产生致密的具有保护作用的CuCls,从而电荷转移电阻和金属表面膜电阻均增大,铜的腐蚀速度逐渐减小;同时,CuCl2^-由电极表面向本体溶液扩散逐渐趋向于半无限扩散,表现为膜电阻的弥散指数逐渐减小趋向于0.5,阻抗谱上出现Warburg阻抗。     

流动腐蚀介质中双相不锈钢的电化学阻抗谱

测定了流动氯化物体系中双相不锈钢电极的电化学阻抗谱,发现在单相流中,当流速低于临界值时,阻抗谱为直径较大的容抗弧;一旦流速超过临界值,阻抗谱特征为2个容抗弧.流动介质中加入固体颗粒之后,阻抗谱在低流速下高频区为容抗弧,低频区为直线段,而高流速下低频区则出现实部收缩现象.根据腐蚀电化学理论,提出了流动体系中双相不锈钢电极反应过程动力学模型,较好地解释了流动体系中双相不锈钢电极的电化学阻抗谱,进一步揭示了电化学腐蚀在双相不锈钢流动腐蚀过程中的主导作用机理.     

利用丝束电极技术研究微生物模拟膜/金属界面的电化学不均匀性

本论文目的是用丝束电极研究模拟微生物膜/金属界面局部腐蚀电位、腐蚀电流分布规律与膜内过氧化氢分布的相关性。微生物膜用海藻酸钙凝胶来模拟。丝束电极测量装置由NI公司的LabVIEW软件及模块化仪器构建,能快速、准确获得电极表面局部电位及电流信息。     

等离子喷涂TiO2涂层的海水环境失效机制

运用电化学阻抗测试技术对不同腐蚀时间的涂层进行测试,参照等离子喷涂制备的TiO₂涂层的形貌结构特点,分析TiO₂涂层在海水介质中的腐蚀失效过程.研究表明：涂层的极化电阻在浸泡初期降低较快,后因腐蚀产物和污损物阻塞腐蚀通道,极化电阻又有所上升,趋于稳定.建立合适的等效电路分析涂层腐蚀的阻抗谱,考察各元件参数的变化,进一步分析涂层腐蚀的规律.     

液流电池钛基负极电解液在不同温度下的电化学性能

探究了钛基-盐酸水溶液体系电解液的电化学性能。分别采用循环伏安法、电化学交流阻抗法和动电位扫描法研究了不同温度下电解液电对的电化学反应的可逆性和反应的内部作用机理, 以及TiCl₃的盐酸水溶液体系在石墨电极上的反应平衡电位、交换电流、传递系数等电极反应的动力学参数。循环伏安结果表明温度上升有利于体系的电化学反应的可逆性, 40℃时反应的可逆性最好。交流阻抗实验结果采用LR_s(Q(R_ctW))等效电路模型进行了拟合, 结果显示随着温度由10℃上升至40℃, 电化学阻抗R_ct 值由4.192 W·cm²降低到0.5321 W·cm², 表明温度上升可以显著降低电对在石墨电极上的电化学反应阻抗。动电位测试结果发现Ti(Ⅲ)/Ti(Ⅳ)的平衡电位随温度上升发生正方向的偏移, 可能是由于温度上升使得Ti在HCl溶液中的形态发生变化;交换电流也随温度上升而增加是由于温度上升有促进电极表面电化学反应的电荷传递。各种电化学测试结果显示TiCl₃的HCl水溶液是一种有应用前景的液流电池负极电解液。     

X65管线钢材硫化氢腐蚀影响因素分析及防护措施研究

探究咪唑啉衍生物缓蚀剂在含有铁碳酸盐沉积和硫化氢的CO₂腐蚀X65管线钢材中的抑制效率。在石油和天然气工业中,使用缓蚀剂是控制碳钢在CO₂以及H₂S环境中腐蚀的常见方法之一。选用咪唑啉衍生物作为缓蚀剂,通过形成保护膜来保护碳钢表面。在湿气传输管道中切取API 5L X65碳钢样品评估缓蚀剂的效果,在饱和CO₂的3.5%(质量分数)氯化钠溶液中进行了Tafel极化和电化学阻抗谱测试。结果表明：铁碳酸盐膜的存在降低了缓蚀剂的效率。此外,实验发现在存在H₂S气体的情况下,由于缓蚀剂在表面的吸附减少,抑制效果也会降低。     

铁细菌对聚驱采出体系管线钢腐蚀行为研究

采用电化学测试技术和表面分析技术,研究了无菌体系以及铁细菌（FB）下聚驱采出体系管线钢的腐蚀行为。结果表明,无菌体系下碳钢表面腐蚀程度较弱。随浸泡时间的增加,其腐蚀速率前期迅速增大,随后腐蚀速率降低,浸泡后期腐蚀速率缓慢增大。随浸泡时间的增加,FB体系下碳钢表面发生了局部腐蚀,碳钢的腐蚀速率呈增大、减小和增大的趋势。微生物在碳钢表面形成的生物膜抑制了碳钢电化学的阴极反应,促进了电化学的阳极反应。     

焦磷酸钾和双氧水对化学机械抛光中铜/钴电偶腐蚀及去除速率的影响

通过电化学测试和化学机械抛光(CMP)试验研究了pH=10的抛光液中焦磷酸钾和双氧水的质量分数对Cu/Co电偶腐蚀的影响。结果表明,适量K₄P₂O₇和H₂O₂的存在能够有效减小Cu与Co之间的腐蚀电位差,最小可降至11 mV。采用由0.3%H₂O₂、0.1%K₄P₂O₇和2%硅溶胶组成的抛光液进行化学机械抛光时,Cu、Co的去除速率分别为312.0?/min和475.6?/min。     

纳米多孔CuMn基氧化物电极的制备及性能

铜氧化物由于具有理论容量高和储量丰富等优势成为下一代有前景的超级电容器电极材料，但其电子导电性低和长期循环稳定性差制约实际应用。本文以三明治型Cu₃₀Mn₇₀/Cu/Cu₃₀Mn₇₀箔带为母合金，通过脱合金与自蔓延氧化相结合的技术制备了高导电柔性纳米多孔CuMn@多组元氧化物核-壳复合电极，并探究了不同脱合金条件下Mn残余量对电极形貌、结构和电化学性能的影响。实验结果表明，随着腐蚀时间的延长，Mn的残余量会逐渐变少，而不同腐蚀条件下获得的多组元氧化物均由CuO、Cu₂O、Cu_xMn_1-xO和CuMn₂O₄相组成。腐蚀时间为50min时制备的电极(NP-TMO5)在三电极体系测试中具有最优的电化学性能：5mA/cm²电流密度下，面积比电容为1045.7mF/cm²，且循环12000次后，电容保持率为95.9%。两电极对称体系测试中，3mA/cm     

高剪切力流场下X80管线钢局部腐蚀深坑诱导局部湍流交互机理研究

天然气管道内表面局部腐蚀缺陷会诱发局部流场突变影响局部腐蚀进程,利用高剪切力的冲刷腐蚀实验装置进行流动状态下的电化学腐蚀在线测试,研究了局部腐蚀深坑对局部腐蚀进程的影响。试样在冲刷腐蚀过程中的界面腐蚀电化学信号通过电化学阻抗谱进行分析,腐蚀产物膜的成分及特征通过扫描电子显微镜（SEM）、能量衍射谱图（EDS）以及X射线衍射（XRD）表征,并结合计算流体力学（CFD）分析了流场参数对腐蚀传质过程的影响。结果表明,表面缺陷会诱导局部位置流场发生变化,增强局部位置的传质作用,缺陷表面腐蚀产物也因此随着流速的变化而呈现不同的微观形态。在较高强度流场下,局部增强的壁面剪切力会剥离部分致密腐蚀产物膜,导致测试表面形成大阴极小阳极的电化学分布,促进局部位置的腐蚀进程,从而加速局部腐蚀发生。     

金属电偶腐蚀影响因素研究综述

电偶腐蚀是局部腐蚀的一种且电偶腐蚀的出现会加速其他种类的局部腐蚀。本文由铜铝过渡线夹失效原因引入电偶腐蚀,着重介绍了电偶腐蚀的形成原理;阐述了具有不同金属电偶序的金属在发生电偶腐蚀时受哪些因素影响,同时本文也根据归纳的影响电偶腐蚀的因素,针对性的提出了避免或者防止电偶腐蚀发生的方法或者策略,以达到的更好地防控效果,避免因发生电化学腐蚀而带来的设备损坏、人员安全受损等事故的发生。     

镁合金表面硅酸盐封闭磷化膜的腐蚀失效行为

在镁合金表面制备磷化膜并对其进行硅酸盐封闭,然后以3.5%氯化钠溶液作为腐蚀介质浸泡不同时间,采用全浸腐蚀法和电化学工作站考察硅酸盐封闭磷化膜的腐蚀失效行为。结果表明,浸泡48 h以内,磷化膜的腐蚀程度较轻,晶粒间的缝隙较少,其电化学阻抗谱表现为单一容抗弧且容抗弧半径相差不大,能较好的抑制腐蚀发生。随着浸泡时间延长,磷化膜表面锈斑明显增多且颜色加深,腐蚀面积呈大幅度增加的趋势,表面较粗糙、晶粒间形成了细长的缝隙,电荷转移电阻和缓蚀效率都呈现先大幅度降低然后基本不变的趋势,耐蚀性能逐步下降。当浸泡超过168 h后,磷化膜遭到严重破坏,表面几乎完全覆盖锈斑且形成了贯穿性缝隙,电化学阻抗谱表现为容抗弧和感抗弧特征,其耐蚀性能很差处于失效状态,对镁合金起不到防护作用。