银、铜复合添加对2205双相不锈钢耐硫酸盐还原菌腐蚀行为的影响

目的 通过添加铜、银元素赋予2205双相不锈钢协同抗菌效果，以提高材料的抗菌性能和耐微生物腐蚀能力。方法 采用金相显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）研究铜、银添加对材料显微组织变化和两相比例的影响，使用能谱（EDS）分析元素分布。采用电化学测试，包括动电位极化曲线（PD）、开路电位（OCP）、线性极化电阻（LPR）和交流阻抗谱（EIS），表征添加铜、银后材料耐蚀性能的改变和在硫酸盐还原菌（SRB）体系中耐微生物腐蚀的能力。采用莫特肖特基测试（MS）表征表面钝化膜缺陷密度的变化。使用扫描电镜观察浸泡试样表面生物被膜和腐蚀产物，并采用EDS分析腐蚀产物主要成分。通过共聚焦显微镜（CLSM）观察活死染色后表面生物被膜内细菌的生长情况，分析含铜、银材料的协同抗菌性能。结果 添加铜元素会使2205双相不锈钢中奥氏体含量增多，银元素主要以银富集相分布于基体材料中。电化学测试显示，2205试样的腐蚀电流密度和维钝电流密度分别为10.30 mA/cm2和1.19 μA/cm2，而2205-Cu和2205-Cu-Ag的自腐蚀电流密度分别为13.73 mA/cm2和28.85 mA/cm2，维钝电流密度分别为1.54 μA/cm2和2.31 μA/cm2，添加铜和银元素都会导致自腐蚀电流密度和维钝电流密度上升。此外，铜银元素会使钝化膜掺杂浓度上升，2205试样的钝化膜掺杂浓度为2.81×1020 cm-3，而2205-Cu和2205-Cu-Ag钝化膜掺杂浓度分别为4.46×1020 cm-3和4.97×1020 cm-3。由于协同抗菌效应，在硫酸盐还原菌参与腐蚀的体系中，2205-Cu-Ag试样的耐蚀性能远好于2205-Cu和2205试样，在第14天时，2205、2205-Cu和2205-Cu-Ag的极化电阻值分别为37.27、41.51、72.90 kΩ?cm2。通过活死染色和扫描电镜图片可看出，2205-Cu-Ag表面的腐蚀产物较少，生物被膜稀疏且死亡细菌多于2205和2205-Cu试样。结论 铜、银的添加会改变2205双相不锈钢的两相比例，降低耐蚀性，并使钝化膜致密性降低。但同时含铜、银的材料具有明显的协同抗菌效果，能够有效抑制金属表面生物被膜的附着，显著提升了材料耐硫酸盐还原菌导致的微生物腐蚀性能。

Effect of Cu and Ag on Microbiologically Influenced Corrosion Resistance of 2205 Duplex Stainless Steel in Sulfate Reducing Bacteria