电化学合成聚吡咯及其腐蚀防护性能研究

    采用循环伏安法在304不锈钢(304SS)基体上电化学合成聚吡咯(PPy)膜层,并通过Tafel极化曲线、电化学交流阻抗谱法(EIS)研究聚吡咯膜层的腐蚀防护性能.结果表明,聚吡咯膜层使304不锈钢基体的自腐蚀电位正移60 mV,腐蚀电流密度由10^-6 A/cm² 变化到 10^-7 A/cm²;覆有聚吡咯膜层的304不锈钢在腐蚀液中浸泡的过程中,由于聚吡咯的氧化还原能力,在金属表面加速钝化层的形成及修复破坏的钝化层,进一步提高了金属的抗腐蚀性能;聚吡咯膜层的防腐机制归结为物理屏蔽作用和钝化机制.     

热浸镀锌层界面的微区电化学腐蚀行为

目的 探究钢铁热浸镀锌的镀层/钢基体界面的微区电化学特性及腐蚀行为。方法 采用扫描电化学显微镜(SECM)分析技术,研究镀层/钢基体界面在0.1 mol/L NaCl溶液腐蚀过程中微区电流的演变过程,结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、3D显微镜以及X射线衍射技术(XRD)等分析腐蚀产物的物相组成与分布规律。结果 在腐蚀过程中,镀锌钢的腐蚀产物主要分布在热浸镀锌层界面处靠近钢基体的一侧,在镀锌层表面的分布较少,腐蚀产物主要由Zn5(OH)8Cl2、Zn5(OH)6(CO3)2与ZnO等物相组成。在腐蚀开始阶段,钢基体区域的SECM还原电流(I=1.2)大于镀锌层(I=1.1)。随着腐蚀时间的延长,镀层/钢基体界面处的SECM还原电流整体降低,同时在界面靠近钢基体一侧存在电流凹陷区(I=1.0),表明腐蚀产物主要沉积在此处,并对镀层的腐蚀起到保护作用。此外,在腐蚀过程中氧气的消耗主要发生在钢基体区域,随着腐蚀时间的增加,镀层和钢基体表面的溶解氧含量都逐渐降低。结论 在浸泡腐蚀过程中,镀锌层作为阳极,溶解生成Zn²⁺,并向钢基体区域扩散,同时钢基体表面消耗氧气,还原形成OH^–向镀锌层区域扩散。Zn²⁺与OH^–以及溶液中其他离子结合,生成腐蚀产物,在靠近镀层/钢基体界面处的钢基体一侧沉淀,对钢基体起到一定的保护作用。     

NH4F浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响

目的 考察乙二醇-氟化铵电解液中氟化铵浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响,提高镁合金氟化物膜层的耐腐蚀性能。方法 在含不同浓度NH4F的EG-NH4F电解液中,采用微弧氧化的方法制备氟化物膜层,NH4F质量浓度分别为40、60、80、100、120 g/L。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对膜层表面微观形貌和成分组成进行分析,并通过电化学测试表征了膜层的腐蚀防护性能,通过盐雾试验评估了膜层长效防腐蚀行为,通过SEM和EDS表征了腐蚀形貌和腐蚀产物。结果 在EG-NH4F中制备膜层的物相组成主要是MgF2。随着NH4F浓度的提高,微弧氧化的起弧电压与工作电压均逐渐减小,膜层中氟含量逐渐增加,膜层的孔径减小,孔数量分布更加均匀,膜层表面粗糙度降低。质量浓度为100 g/L NH4F的膜层自腐蚀电流密度(Jcorr)为2.226×10^‒7 A/cm²,较镁合金基材降低了1个数量级,极化电阻Rp增大到90.156 kΩ.cm²,其阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.55×10⁵ Ω.cm²,与镁合金基材的阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.86×10² Ω.cm²相比,提高了3个数量级。结论 微弧氧化处理能够显著改善AZ31镁合金的腐蚀防护性能。NH4F浓度的增加有利于提高膜层的耐腐蚀性能,质量浓度为100 g/L NH4F的膜层耐腐蚀性能最优。     

温度对N80钢在饱和CO2模拟地层水下腐蚀行为的影响及机理

目的 研究N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中于不同温度下的腐蚀行为及腐蚀特征,探究N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中的腐蚀规律及机理。方法 利用高温高压釜对N80钢在不同温度(60、90、120 ℃)的饱和CO2模拟油田地层水中浸泡96 h的失重腐蚀进行测试,并用电化学分析仪对其进行相同条件下的宏观电化学测试。采用XRD、SEM、EDS对N80钢腐蚀后的腐蚀产物物相结构、表面形貌、元素组成及腐蚀产物去除后基体表面的腐蚀形貌进行分析。结果 N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中所形成的腐蚀产物主要由FeCO3和溶液介质中的结晶盐CaCO3组成。温度影响腐蚀产物膜的形貌特征、晶粒尺寸及其致密度变化,导致基体发生不同程度的腐蚀。60 ℃时,表面生成的腐蚀产物膜均匀覆盖于基体表面,产物膜膜层平整、致密,去除腐蚀产物后,表面有少量点蚀坑;温度升至90 ℃时,基体表面覆盖的腐蚀产物凹凸不平,晶粒粗大,排列较乱,规则性差于60 ℃下的腐蚀产物,腐蚀产物去除后,发现基体表面有大片蚀坑群,发生连片腐蚀;120 ℃时,腐蚀产物晶粒减少,覆盖不均,具有明显蚀孔和裂纹,部分腐蚀产物脱落,去除腐蚀产物后的基体表面出现大面积蚀坑,发生严重腐蚀。N80钢的腐蚀速率由60 ℃时的0.021 0 g/(m².h)增至90 ℃时的0.036 0 g/(m².h),至120 ℃时的0.044 4 g/(m².h)。N80钢的自腐蚀电流密度由60 ℃时的1.362 3× 10^?6 A/cm²增至90 ℃时的1.427 3×10^?6 A/cm²,至120 ℃时的1.785 1×10^?6 A/cm²,但其自腐蚀电位则随温度的增加而减小。结论 随腐蚀温度增加,N80钢表面所生成的腐蚀产物膜变得较疏松,且膜层含较多微孔与裂纹,腐蚀速率持续增加,N80钢腐蚀加重。     

Zn在模拟酸雨溶液中及其液膜下的腐蚀

利用可控液膜厚度的闭塞电解池，研究了Zn在模拟酸雨本体溶液及薄液膜下的腐蚀行为．在pH值为2．4—3．8的模拟酸雨本体溶液中，Zn的阻抗谱由高频容抗和低频感抗构成，Zn的腐蚀受电荷传递过程控制．Zn的腐蚀速率和腐蚀电位都随着溶液pH值降低而升高．在较低pH值(2．4和27)的溶液中，由于较强的析氢过程产生表面吸附的氢气泡，使气泡周边的腐蚀重于Zn表面的其它区域，而使表面形成了明显的环形腐蚀痕迹．在薄层液膜下，随着液膜的减薄，Zn的腐蚀过程发生变化，当液膜减至100μm以下时，低频感抗为一扩散特征的Warburg阻抗代替，Zn的腐蚀控制步骤由电荷传递控制转由电荷传递和物质扩散混合控制．研究结果表明，液膜的减薄抑制了Zn腐蚀的阴极过程，Zn的腐蚀速率也随着液膜的减薄而降低。     

建筑装饰用Cu-Ni合金的腐蚀行为研究

通过浸泡静态腐蚀和电化学试验方法,研究了不同浸泡时间下建筑装饰用Cu-Ni合金的腐蚀行为。结果表明,随着浸泡时间的延长,铜合金的腐蚀速率逐渐降低;铜合金的表面腐蚀膜层的颜色逐渐从紫红色、棕色、黄绿色转变为墨绿色;腐蚀初期的产物主要为Cu_2O,随着腐蚀时间延长过渡为Cu_2O和CuO;继续延长腐蚀时间,腐蚀产物膜层不断增厚,外层腐蚀产物膜中的Cu_2O与溶液中的Cl-发生反应生成Cu_2(OH)_3Cl;致密均匀的腐蚀产物膜层在一定程度上抑制了腐蚀反应的进行,使得腐蚀速率逐渐降低。     

模拟海洋大气环境下钛铝连接件的电偶腐蚀研究

目的 探究海洋大气环境下飞机结构用钛铝连接件的电偶腐蚀行为,分析结构件各位置的电偶腐蚀差异,完善钛、铝金属间的电偶腐蚀机理。方法 通过动电位极化曲线、零电阻电流(ZRA)及中性盐雾试验等,比较浸泡和薄液膜2种测试条件对腐蚀过程的影响。利用有限元模拟(FEM)表征电偶作用在钛铝表面的影响范围,并预测各位置的腐蚀程度,最后通过腐蚀形貌和失重试验加以验证。结果 在模拟海洋大气环境下钛及铝合金的阴极反应速率相较于浸泡条件下有所提高,耦合后两金属间的电偶电流密度由浸泡时的1.52 μA/cm²提升至11.00 μA/cm²,腐蚀形态由局部点蚀凹坑转变为连续网格状腐蚀条纹。另外,钛与铝金属间的电偶电位(Eg=−700 mV, vs. SCE)与阳极铝合金的自腐蚀电位(Ecorr, Al=−680 mV, vs. SCE)接近,两者间较低的电位差使得电偶作用在铝表面的影响距离只有10~15 mm。结论 钛铝连接件的电偶腐蚀主要集中在与钛直接接触的铝合金交界处,但不同边界位置的腐蚀深度也可能相差4倍以上,这主要与电偶作用影响范围内的阴/阳极面积比有关。     

高低温交替海洋环境Ti6Al4V合金的腐蚀损伤机理

目的 探究高低温交替海洋服役环境中Ti6Al4V合金的腐蚀损伤失效过程,揭示高温氧化、沉积盐膜、频繁启动工作模式耦合作用下合金的腐蚀损伤与退化机理。方法 采用高温氧化、高温氧化-盐雾交替和高温氧化-海水浸泡交替试验方法,对Ti6Al4V合金腐蚀失效行为进行了全面评估;利用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)与扫描电子显微镜(SEM)等微尺度检测分析仪器,全面解析了合金损伤失效过程中表面物相结构、腐蚀产物成分及表/截面形貌特征。结果 650 ℃氧化400 h后,Ti6Al4V合金表面氧化层(TiO2+Al2O3)生长致密且均匀;经50循环高温氧化-盐雾交替试验后,Ti6Al4V合金遭受加速腐蚀损伤,表面存在明显点蚀,氧化层出现分层剥落;经50循环高温氧化-海水浸泡试验后,Ti6Al4V合金腐蚀损伤进一步加速,但氧化层生长迅速,整体增重达5.167 mg/cm²。结论 高温氧化过程中Ti6Al4V合金表面氧化层呈缓慢均匀生长特征,具有优良的抗氧化性。高低温交替工作模式加速了氧化膜快速生长与结构破坏,Cl^‒的浓度对Ti6Al4V合金表面氧化层的降解具有显著驱动作用,且Cl^‒浓度越高腐蚀降解越严重。随着样品表面氧化层的致密性和完整性被破坏,混合盐逐渐侵入氧化层内部,加剧了氯化物的挥发,表明Ti6Al4V合金在高低温交替环境下抗腐蚀性较差。     

P110钢冲刷腐蚀预测模型的构建及其机理研究

目的 探究高温高压环境下P110钢在不同冲刷速度和角度下的腐蚀行为规律,揭示其冲刷腐蚀机理,建立腐蚀预测模型,以期指导油气田材料腐蚀防护与腐蚀预测。方法 采用电化学工作站和高温高压反应釜,开展高温高压冲刷腐蚀实验。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对冲刷腐蚀前后材料的微观组织结构、化学成分及物相进行表征。此外,通过调研文献数据,基于随机森林(Random Forest,RF)算法构建了P110钢的冲刷腐蚀预测模型,并开展了预测准确性研究。结果 在3 m/s的冲刷速度下,随着冲刷角度的增加,自腐蚀电流密度由30°的2.19×10⁻⁴ A/cm²降低到90°的1.449×10⁻⁴ A/cm²。在30°的冲刷角下,随着冲刷速度的增加,自腐蚀电流密度由0 m/s的6.30×10⁻⁵ A/cm²增加到3 m/s的2.19×10⁻⁴ A/cm²。腐蚀产物具有双层膜结构,外层主要由FeCO3组成,内层主要为Fe2O3。腐蚀预测模型分析结果表明:温度对P110钢的腐蚀速率影响程度最大,其次是CO2和冲刷速度。结论 在高温高压环境下,P110钢能够产生Fe2O3和FeCO3的双层腐蚀产物膜,随着冲刷速度的增加和角度的降低,腐蚀产物膜完整性破坏,腐蚀加剧。腐蚀预测模型具有良好的性能,能够有效预测腐蚀速率。     

Q235上电弧喷涂Zn55Al涂层在3.5wt%溶液中的腐蚀行为研究

本文使用电弧喷涂通过包套挤压+拉拔的方法制备的Zn55Al伪合金丝材成功的在Q235钢上喷涂出了Zn55Al涂层。通过扫描电镜和微区XRD研究了Zn55Al 伪合金丝材的显微结构。通过浸泡腐蚀实验和电化学方法研究了Zn55Al涂层、Zn15Al涂层和 Al涂层的腐蚀行为,并对比了三种涂层之间的差异。结果表明Zn55Al伪合金丝材由纯锌和纯铝组成,在整个成型过程中没有产生合金化。Zn55Al涂层由层片状的富锌相和富铝相组成。经过20天的浸泡实验,Zn55Al涂层形成了一层致密的钝化膜,比其他两种涂层有更好的耐腐蚀性。Zn55Al涂层的自腐蚀电位大约是-1.25v,高于Zn15Al涂层低于纯Al涂层和Q235基体.电偶腐蚀实验表明,Zn55Al涂层比Zn15Al涂层具有更好的点虎穴保护作用。这些结果说明Zn55Al涂层具有更好的耐腐蚀性和可以给Q235基体提供更强的电化学保护.本文也讨论了Zn55Al涂层的的腐蚀机理。     

Corrosion Behaviour of Zn and Zn Alloy Coatings in Alkaline Media

The corrosion behaviour of electrodeposited Zn, Zn-Co, Zn-Fe and Zn-Ni coatings without and with Chromate films was studied in alkaline solutions and mortar probes. DC polarization measurements were used for electrochemical characterization of the investigated samples, while AES XPS techniques were applied for the Chromate film analysis. The stability of the anodically formed oxide films on unchromated coatings appeared to be dependent on their composition. The oxide layer stability in Cl free NaOH solution was higher for Zn-Ni and Zn-Co alloys, while introduction of Cl ions caused lowering of stability especially for Zn-Ni coating. The detected corrosion current values implied that unchromated Zn alloys did not possess higher corrosion resistance in alkaline media containing Cl ions. Meanwhile, chromated Zn-Co coatings exhibited the beneficial effect of alloying for corrosion in alkaline solutions and concrete. A higher concentration of Cr(Vl) compounds in the passive Chromate layer of the alloyed sample may be the reason for its superior corrosion resistance.     

电弧喷涂锌涂层的酸雨腐蚀性能

热镀锌涂层因具有优越的耐腐蚀性、涂装性能等被广泛应用于工业生产众多领域,成为金属材料在户外工作环境下防腐蚀的有效措施之一。为研究热喷涂锌涂层在酸雨中的腐蚀行为,采用电弧喷涂技术在Q235碳素结构钢表面喷涂锌涂层,模拟酸雨腐蚀环境,在腐蚀液pH值改变的情况下,采用SEM,XRD,硬度测试及失重分析等手段,分析不同pH值溶液腐蚀后涂层的表面形貌和腐蚀产物,及试样的硬度变化和腐蚀速率情况。结果表明,锌涂层的表面腐蚀会随着模拟酸雨溶液pH值的降低而加重,其表面腐蚀产物逐渐增多,腐蚀产物的形貌由小块状逐渐变成羽针状和岛状,主要成分为Zn(OH)2,ZnSO4和Zn4SO4(OH)6·3H2O;涂层表面硬度最高为23.4 HV、最小腐蚀速率为0.21×10-4g/(m2·h),但当模拟酸雨溶液pH值由7降至2.8时,涂层表面硬度降低约12%,腐蚀速率约增大至最小值的26倍;模拟酸雨溶液pH值在5～2.8时,溶液对锌涂层的腐蚀比较严重。     

Preparation and Corrosion Resistance of Silicate Passivation Film Formed on Galvanized Zn Coatings

In this paper,one kind of silicate passivation technics was reported and by which method silicate passivation film on galvanized Zn coatings with satisfactory property was got.Zn coatings were prepared by conventional plating technics.The solution composition and operating conditions of passivation are:sodium silicate 10-30 g/L,H2SO4 5 mL/L,HNO3 5 mL/L,H2O2 5-20 mL/L,pH 1.5-2.5,passivation time 5-30 s,temperature 25℃.The corrosion resistance of galvanized Zn coatings with different passivated technics were investigated by NSS corrosion test and compared with Zn coatings treated by Cr(VI)and Cr(III).The silicate passivation film can keep no rust for 72 h and obviously shows the best property.Surface morphologies of galvanized Zn coatings with different passivated method were got by metallurgical microscopy,and the silicate passivation film shows the most uniform surface,and has the least micro-hole.All the results show that silicate passivation technics can provide galvanized Zn coatings superior anti-corrosion performance and simultaneously avoid the pollution of chromium,so this technology has a wide application in future.     

Zn,Al 合金涂层在膨润土中的加速腐蚀实验研究

采用高速电弧喷涂技术在16MnR钢基体上制备Zn,Al合金涂层,针对其实际应用环境,设计并通过模拟洞室膨润土填埋环境的加速腐蚀实验对涂层的耐腐蚀性能进行研究。结果表明:随着加速腐蚀时间的延长,Zn,Al系合金涂层的腐蚀速率降低;Zn,Al系合金涂层对16MnR钢的防护作用明显,起到了牺牲阳极的阴极保护作用;与Zn涂层和Zn-Al合金涂层相比,Al涂层表现出较优的耐腐蚀性能。     

The Corrosion Behaviour of Electrochemical Zn Coated with Conversion Chromate and Phosphate Films in Concrete

The corrosion behaviour of electrochemical Zn coatings with and without chromate (VI, III) and phosphate (amorphous and crystalline) films in aerated 0.1 M NaOH + 0.1 M NaCl solution and concrete, immersed into water has been studied. The estimated corrosion rate in 0.1 M NaOH + 0.1 M NaCl solution is minimal cf. Zn chromatised in Cr³⁺ solution. The value of j_cor of Zn chromatised in Cr⁶⁺ solution is 1.5 times as high as that in Cr³⁺. The experiments carried out in concrete immersed into water (pH 12.5) have shown that all the chromate films studied do not extend the operating time of the sample. The best corrosion protection is provided by crystalline phosphate film.     

Corrosion and chemical behavior of Mg97Zn1Y2-1wt.%SiC under different corrosion solutions

To explore the corrosion properties of magnesium alloys, the chemical behavior of a high strength Mg₉₇Zn₁Y₂-1 wt.%Si C alloy in different corrosion environments was studied. Three solutions of 0.2 mol·L^-1 NaCl, Na₂SO₄ and NaNO₃ were selected as corrosion solutions. The microstructures, corrosion rate, corrosion potential, and mechanism were investigated qualitatively and quantitatively by optical microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM), immersion testing experiment, and electrochemical test. Microstructure observation shows that the Mg₉₇ Zn₁Y₂-1 wt.%Si C alloy is composed of α-Mg matrix, LPSO(Mg₁₂ ZnY) phase and Si C phase. The hydrogen evolution and electrochemical test results reflect that the Mg₉₇Zn₁Y₂-1 wt.%SiC in 0.2 mol·L^-1 Na Cl solution has the fastest corrosion rate, followed by Na₂SO₄ and NaNO₃ solutions, and that the charge-transfer resistance presents the contrary trend and decreases in turn.     

辽宁大气腐蚀性研究——锌、铜、铝暴露两年试验结果

在辽宁省范围内约等距离地设置了192处挂片点,进行锌及铜、铝有色金属材料的大气暴露试验。两年后测量不同地点的腐蚀率,绘制成辽宁省大气腐蚀图。此外,根据各试验点的气象与大气污染数据,腐蚀形貌和腐蚀产物分析结果,讨论了锌等材料的大气腐蚀规律。     

Corrosion resistance of electroplated Zn-Co alloy coating

By the NSS test and the test in SO2 gas atmosphere and detecting the φcorr-t curves, Rp-t curves and the cyclic voltammogram curves, the corrosion resistance of the electroplated Zn-Co alloy coating was studied. The corrosion resistance of the electroplated Zn-Co alloy coating is three times higher than that of the galvanized coating. Because the corrosion resistance of the Zn-Co alloy coating is especially remarkable in SO2 gas atmosphere, it is particularly fit to be used as a protective coating in industrial atmosphere. The reason why the Zn-Co alloy coating has such a high corrosion resistance is that its corrosive product has a comparatively great role in depressing the corrosive process.     

淀粉接枝共聚物对Zn的缓蚀性能

以过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,将丙烯酰胺单体接枝到淀粉上制备了淀粉接枝共聚物(St-g-PAM),可作为一种新型“绿色”缓蚀剂.通过失重实验和电化学测试研究了St-g-PAM对1.0 mol/L HCl溶液中Zn的缓蚀效果.结果 表明,St-g-PAM在HCl溶液中对Zn具有较好的缓蚀性,是一种混合抑制型缓蚀剂.缓蚀...