X80管线钢钝化膜电化学性能的EIS研究

目的 研究成膜电位、温度和氯离子等对X80管线钢在1 mol/L NaHCO3/0.5 mol/L Na2CO3缓冲溶液中所形成的钝化膜的电化学性能的影响.方法 利用电化学阻抗谱技术研究了X80管线钢在1 mol/L NaHCO3/0.5 mol/L Na2CO3缓冲溶液中所形成的钝化膜的电化学性能.结果 随着成膜电位的增加,传递电阻R1减小,而膜电阻R2和扩散阻抗YW增加,表明膜的致密性增加;成膜温度升高,传递电阻R1、膜电容Q2和膜电阻.尺2减小,说明膜的致密性减小;同一温度下增加溶液中的氯离子浓度,传递电阻R1、膜电容Q2和膜电阻R2:均减小;在同一氯离子浓度下升高温度,传递电阻R1、膜电容Q2:和膜电阻R2:均减小.结论 成膜电位、成膜温度和氯离子会对钝化膜的电化学性能产生显著的影响.     

2507双相不锈钢在SO2污染模拟海水中的腐蚀行为

采用开路电位、电化学阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky曲线和浸泡腐蚀实验研究了2507双相不锈钢在含不同浓度(0,0.001和0.01 mol·L-1)NaHSO3模拟海水中的腐蚀行为.研究表明:开路电位随NaHSO3浓度的增加而负移,腐蚀倾向增大;电荷转移电阻Rt随浓度的增加而减小,耐蚀性降低;2507不锈钢的腐蚀形态为局部腐蚀,点蚀程度随浓度升高有所加剧,腐蚀速率随浓度的增加而增大;Mott-Schottky曲线和成膜后电化学阻抗谱测试表明,NaHSO3的加入增加了2507不锈钢表面钝化膜的点缺陷浓度,降低了钝化膜的稳定性,电荷转移阻力减小,腐蚀更容易发生.这可能归因于NaHSO3的加入增加了模拟海水的酸度,并随NaHSO3浓度的增加促进了不锈钢表面钝化膜的破坏.     

水泥砂浆模拟孔隙液中球墨铸铁表面钝化成膜过程分析

本文利用电化学测试方法,开展了水泥砂浆模拟孔隙液中球墨铸铁表面钝化膜成膜过程的测试研究,分析了球墨铸铁电极的腐蚀电位和电化学阻抗谱及电荷转移电阻随模拟孔隙液碱度的变化规律,获得了球墨铸铁表面钝化膜成膜条件和成膜时间.结果表眀:水泥砂浆模拟孔隙液的碱度是影响球墨铸铁表面钝化膜形成的主要因素;当孔隙液的p H值在12.5以上时,球墨铸铁表面能形成稳定的钝化膜,其成膜时间随孔隙液碱度的升高而降低,且成膜后的球墨铸铁表面腐蚀电位和电荷转移电阻较为稳定;当孔隙液的p H值为11.5时,球墨铸铁表面难以形成钝化膜.本文的研究结果可用于水泥砂浆内衬球墨铸铁管的优化设计.     

温度对SUS304与SUS430不锈钢耐腐蚀性及其钝化膜半导体性能的影响

使用SUS304与SUS430不锈钢作为研究材料,应用动电位极化曲线、交流阻抗谱(EIS)和电容电位法(Mott-Schottky)等电化学研究方法,对比研究了SUS304与SUS430不锈钢在1mol/L的NaHCO3溶液中、20~80℃温度内的腐蚀性能及其钝化膜半导体性能。结果表明,随着温度的升高,SUS304与SUS430不锈钢自腐蚀电流增加,溶液电阻与极化电阻减小,弥散效应增强;由M-S曲线知,在-0.5~0.5V电位区间,20~80℃温度内,SUS304与SUS430不锈钢钝化膜均表现为n型半导体性质,M-S曲线拟合直线斜率随温度的升高而降低,平带电位负移;可见在温度作用下,钝化膜半导体费米能级正移,使能级差减小而造成以氧空位为主要点缺陷的浓度增大,导致SUS304与SUS430不锈钢腐蚀加剧。其中SUS304奥氏体不锈钢比SUS430铁素体不锈钢具有较好的耐蚀性。本研究对探索腐蚀机理与选择合理的防腐新材料具有一定的借鉴作用。     

恒电流脉冲法研究钢筋在模拟混凝土孔溶液中的腐蚀行为

通过恒电流脉冲法研究了钢筋在不同pH值模拟混凝土孔溶液中的腐蚀行为.应用时间常数与双电层电容计算了钢筋的极化电阻.结果表明:钝化钢筋的时间常数大于活化腐蚀钢筋,钝化钢筋的双电层电容比活化腐蚀钢筋小;腐蚀末期较好的抗腐蚀能力证实了钢筋在CP模拟液(pH13·6)中形成的钝化膜比在CH模拟液(pH12·5)中更致密,耐蚀性更好,而在CN模拟液(pH11·0)中基本无法形成完整的钝化膜;SO2-4与SiO2-3加入CP模拟液能提高钢筋的极化电阻,钢筋表面形成了更致密的钝化膜,在腐蚀末期钢筋表现出了更好的耐蚀性.最后,比较了恒电流脉冲、线性极化及电化学阻抗谱所测的极化电阻与腐蚀电流密度,表明这三种电化学方法在测试钢筋腐蚀速率方面具有较好的相关性.     

超级13Cr不锈钢的钝化膜耐蚀性与半导体特性

利用极化曲线和Mott-Schottky曲线,研究了超级13Cr马氏体不锈钢在100、130、150和170℃且含CO2和Cl-的腐蚀介质中浸泡7 d所形成的钝化膜的电化学行为和半导体性质.同时应用光电子能谱表面分析技术分析了超级13Cr钝化膜中的元素价态.结果表明,超级13Cr马氏体不锈钢经腐蚀过后形成的钝化膜表层中Mo和Ni以各自硫化物的形式富集,而Cr以Cr的氧化物的形式富集.在100℃和130℃形成的钝化膜具有良好的耐蚀性,而在150℃和170℃形成的钝化膜耐蚀性下降.产生这种现象的原因与表面钝化膜的半导体性能密切相关,在100℃和130℃中形成的钝化膜具有双极性n-p型半导体特征,且随着温度升高掺杂数量增多,而150℃和170℃介质中形成的钝化膜为p型半导体,故随着温度升高,超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能下降.     

304不锈钢双极板在模拟PEMFC环境中的性能

为降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)的生产成本,选择成本低廉、强度高、化学稳定性好的不锈钢材料替代传统的石墨双极板.以304不锈钢为研究对象,采用电化学方法测定其在模拟PEMFC环境下的极化曲线和对应于PEMFC工作电位下的恒电流极化曲线,用伏安法测量304不锈钢表面氧化膜/钝化膜与碳纸之间的接触电阻.结果表明,在模拟PEMFC环境中,304不锈钢钝化电流密度低于16μA/cm2,电流没有出现明显的波动;304不锈钢在模拟PEMFC环境中表面生成的钝化膜的接触电阻大于空气中形成的氧化膜的接触电阻.     

H_2SO_4浓度对00Cr19Mo2NbTi铁素体不锈钢钝化膜的影响

采用场发射电子扫描显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDS)和电化学测试技术,并结合点缺陷模型(PDM)研究了H_2SO_4浓度对00Cr19Mo2NbTi铁素体不锈钢钝化膜耐腐蚀性能的影响。SEM和EDS分析表明,钝化膜随着H_2SO_4浓度增大逐渐增厚、致密,主要成分为Fe和Cr的氧化物。电化学结果显示,交流阻抗谱呈现单容抗弧,容抗弧半径随H_2SO_4浓度增大而变大。当H_2SO_4浓度由40%增加至85%时,动电位极化曲线的腐蚀电位正移,腐蚀电流减小。与40%H_2SO_4钝化试样相比,85%H_2SO_4钝化试样的腐蚀电位升高了114 mV,腐蚀电流下降了2个数量级,电荷转移电阻增大近3倍;在-0.6～0.5 V电位区间,钝化膜表现为p-n型半导体特性,85%H_2SO_4钝化膜的施主浓度最小(1.250×10~(22) cm~(-3)),说明氧空位和阳离子间隙减少,钝化膜相对稳定。     

镀铬不锈钢双极板在PEMFC环境中的性能

为克服不锈钢表面存在的钝化膜非均匀性的缺陷,采用镀铬方法对304不锈钢进行表面改性,研究表面镀铬的304不锈钢在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的电化学性能和电性能.结果表明:在不锈钢表面生成了厚7～8μm的均匀完整的镀铬层;镀铬的304不锈钢在模拟PEM-FC阴极和阳极环境中均具有比基体更低的钝化电流密度,更易于钝化;在空气中形成的氧化膜较基体具有更低的界面接触电阻,恒电位极化后表面生成的钝化膜可引起表面接触电阻的增加.     

316L不锈钢在醋酸溶液中的钝化膜电化学性质

通过电化学阻抗方法测量316L不锈钢在25～85 ℃的醋酸溶液中的EIS曲线和Mott-Schottky曲线,并测量各温度点下的循环伏安曲线,研究了钝化膜的电化学性质. 研究结果表明:在醋酸溶液中的阻抗谱表明316L不锈钢在25～85 ℃温度范围内均能形成稳定的钝化膜,随温度升高极化阻力下降而界面电容增大. 温度对于316L不锈钢钝化膜的半导体本征性质没有根本的影响:在-0.5～0.1 V电位区间内钝化膜呈p型半导体特征;在0.1～0.9 V电位区间内钝化膜呈n型半导体特征;在0.9～1.1 V电位区间内钝化膜呈p型半导体特征. 钝化膜的循环伏安曲线显示当温度低于55 ℃时,钝化膜结构比较稳定;当温度为55 ℃时,钝化膜稳定性趋向恶化;当温度超过55 ℃时,钝化膜稳定性下降.     

304和316L不锈钢的高温电化学腐蚀行为

通过模拟压水堆一回路水环境,研究了溶液温度和溶氧量(DO)对304和316L不锈钢高温电化学腐蚀行为的影响.结果表明:随着溶液温度升高,在304和316L不锈钢表面所形成的氧化膜的保护性能降低;随着DO升高,304和316L不锈钢的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,钝化区缩小;304和316L不锈钢表面形成了双层氧化膜,外层氧化膜颗粒尺寸和颗粒间隙随着温度的升高而增大,随着DO增加而减小;在所用实验条件下,316L不锈钢表现出比304更优异的抗腐蚀性能.     

钝化预处理对316L不锈钢在漂液中电化学腐蚀性能的影响

采用电化学测试、SEM分析等方法,研究了316 L不锈钢在质量分数为30%的浓硝酸溶液及98%硫酸+20 g/L硝酸钾混合液两种钝化剂预处理后的特性,以及在ClO2漂液中的电化学抗腐蚀性能。结果表明,316 L不锈钢在25℃、30%硝酸介质中处理30 min时抗点蚀能力ΔE可达到773 mV,钝化效果较好。EIS图谱表明:316 L不锈钢在ClO2漂液中具有双容抗弧特征,钝化处理容抗弧半径较未钝化的增大,处理后的316 L不锈钢在60℃出现了Warburg阻抗;钝化膜的外层电阻和内层电阻均比未钝化的大。经钝化处理后的316 L不锈钢在ClO2漂液中的受腐蚀速率较未钝化的降低近一半,与钛材相比耐蚀性较差,但能在一定条件下起到减缓腐蚀的作用。     

304 L不锈钢焊缝在混凝土模拟孔隙液中的点蚀行为

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线等电化学方法研究了以308 L为焊丝的304 L不锈钢焊接接头在不同氯离子含量的混凝土模拟孔隙液中腐蚀行为和电化学规律。随Cl-增加,304 L不锈钢焊接接头的三个区域(母材、焊缝和热影响区)在混凝土模拟孔隙液中的自腐蚀电位、点蚀电位及电荷转移电阻降低,钝化膜中载流子密度和焊接接头的点蚀坑数量增加。在同浓度的腐蚀溶液中,308 L的焊缝区域耐蚀性最佳,热影响区次之,304 L基体表现出低的电荷转移电阻和高的掺杂浓度使得母材的耐蚀性最差。     

氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响

利用电化学实验方法和纳米力学探针技术，通过测量载荷-位移关系曲线，研究了氢对不锈钢钝化膜纳米力学性能的影响，结果表明：随氢含量的增加，不锈钢钝化膜的临界破裂载荷降低，位移偏移量减小，氢导致钝化膜的径向抗拉强度(应力)和弹性模量降低，钝化膜随氢含量的增加而逐渐软化。     

温度对13Cr不锈钢在高 CO2 分压环境中腐蚀行为的影响

通过高温高压电化学测试,获得不同实验温度下13Cr不锈钢的循环伏安曲线、交流阻抗谱和Mott-Schottky曲线,结合ZSIMPWIN软件和扫描电子显微镜分析,研究高温高CO2 分压环境下,温度对13Cr不锈钢腐蚀电化学行为的影响. 在高温高CO2 分压环境下,随温度升高,13Cr不锈钢发生腐蚀的倾向增加,表面钝化膜稳定性下降,点蚀敏感度增加.     

不锈钢阳极钝化行为的电化学调制光谱研究

利用电化学调制光谱,并结合电化学稳态法和交流阻抗技术,研究了304不锈钢在含Cl~-离子介质中的阳极钝化行为。初步结果是:当不锈钢处于阳极钝化区,其表面钝化膜的化学组分、价态及介电性质等随电化学环境的不同,而发生复杂的变化;在不同的电位区,其表面组分富集不同;钝化膜中的物质价态随电位正移,从低价态向高价态过渡变化;介质中的Cl~-离子对钝化膜中组分具有选择性的活化溶解作用,这种作用可从离点腐蚀特征电位较远的低电位区开始,且随电位的正移而愈趋强烈。     

醋酸钾型除冰液薄液膜厚度对飞机用2024铝合金腐蚀电化学行为的影响

利用新型低温薄液膜腐蚀实验装置,对飞机用2024铝合金在低温(-5℃)条件下的醋酸钾型除冰液薄液膜下的电化学腐蚀电化学行为进行了研究。结果表明:在较薄(低于240μm)的除冰液薄液膜下飞机用铝合金腐蚀电流密度随液膜厚度增加而增加,电荷转移电阻1/Rct随薄液膜厚度增加而增加;在较厚(高于240μm)的除冰液薄液膜下飞机用铝合金腐蚀电流密度随液膜厚度增加而减小,电荷转移电阻1/Rct随薄液膜厚度增加而减小。研究表明除冰液薄液膜对飞机铝合金的腐蚀速度随薄液膜厚度增加呈现先增加后减小的规律。     

注Cr对质子交换膜燃料电池不锈钢双极板腐蚀行为的影响

应用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子注入技术,在316L不锈钢表面注Cr改性,对改性层化学成分和微观结构进行表征分析,运用电化学测试技术考察其在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的腐蚀行为。结果表明:不锈钢表面形成富Cr改性层,Cr离子浓度沿纵向呈梯度分布且无界面,改性层厚度随加速电压升高而增大;Cr离子浓度随离子注量的增加而增大;不锈钢表面粗糙度降低、致密度增大,有利于腐蚀电流的降低;不锈钢在阴阳两极模拟加速腐蚀环境下均更易钝化,腐蚀倾向大幅度降低,可有效提高耐腐蚀性。     

热喷涂铝涂层在3.5%NaCl溶液中阻抗谱随温度变化规律的研究

利用浸泡法以及电化学阻抗谱研究了铝涂层在3.5%NaC l溶液中不同温度下涂层电阻的变化。实验结果表明:铝涂层氧化膜对腐蚀介质的隔离能力随溶液温度升高而减弱,涂层电阻随着溶液温度的升高而降低。     

高铬镍不锈钢钝化膜及其耐腐蚀性能

高铬镍不锈钢是湿法磷复肥生产装备中常用的材料 ,它能够经受得住工况介质腐蚀磨损的双重作用 ,是因为在其表面能形成耐腐蚀和具有自愈能力的钝化膜 .采用 XPS和 AES对钝化膜的组态和元素分布进行分析 ;运用 X衍射对钝化膜的结构进行了测试 ;并结合静态与动态的电化学性能对高铬镍不锈钢钝化膜进行了研究 .结果表明 :钝化膜主要是由 Cr、Mo、Fe的氧化物 Cr2 O3、Mo O3、Fe O、Fe2 O3等复合组成 ,所形成的是非晶态膜 ,Ni和 Cu是在膜下的富集 ,增加了膜的稳定性 .