综述了Cu-Ni合金海水管系冲刷腐蚀的研究方法、腐蚀机理以及近年来冲刷腐蚀表征的新方法,主要分析了合金成分、微观组织结构、温度、pH值、含砂量、硫化物、流速和冲击角等因素对冲刷腐蚀的影响规律,并对Cu-Ni合金海水冲刷腐蚀的研究趋势进行展望。

研究纯Zn在模拟大气腐蚀环境 (饱和Zn(OH)₂溶液) 中的初期电化学腐蚀机理。采用极化曲线和电化学阻抗谱,结合扫描电子显微镜,探究Cl^-浓度和pH值对纯Zn在饱和Zn(OH)₂溶液中电化学腐蚀行为的影响。结果表明：Cl^-破坏了锈层结构,诱导点蚀发生,纯Zn的腐蚀速率随着Cl^-浓度的升高而增大。纯Zn在强碱性溶液中处于钝态,其耐蚀性能随着pH值的升高而增大。

研究了纯Zn在模拟大气腐蚀环境 (饱和Zn(OH)₂溶液) 中的初期电化学腐蚀机理。利用失重实验,极化曲线和电化学阻抗技术测试溶解氧浓度和温度对纯Zn在饱和Zn(OH)₂溶液中电化学腐蚀行为的影响,采用SEM分析腐蚀产物形貌。结果表明：温度是影响纯Zn在饱和Zn(OH)₂溶液中腐蚀速控的主要因素,纯Zn在饱和Zn(OH)₂溶液中的腐蚀速率随着溶解氧浓度的降低而减小,随着溶液温度的升高而增大。

在含有不同浓度NaHSO₃的模拟海水溶液中系统考察了2205双相不锈钢的腐蚀行为。利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试,研究模拟海水中不同浓度HSO₃^-对2205双相不锈钢腐蚀行为的影响。通过Mott-Schottky和XPS测试,分析了2205不锈钢在不同浓度HSO₃^-模拟海水溶液中钝化膜的缺陷浓度和成分。结果表明,模拟海水溶液中HSO₃^-的存在会提高2205不锈钢钝化膜中金属氧化物的含量。在含有0.01 mol/L HSO₃^-的模拟海水溶液中,2205双相不锈钢表现出较差的耐蚀性,其表面钝化膜中的缺陷浓度计算结果也与电化学测试结果相吻合。主要是由于HSO₃^-在溶液中极易被氧化为HSO₄^-,电离出H⁺,会对2205不锈钢钝化膜产生破坏作用;而当模拟海水中HSO₃^-浓度低于0.01 mol/L时,材料阻抗呈上升趋势,HSO₃^-会在2205不锈钢表面和Cl^-产生竞争吸附,阻碍Cl^-在不锈钢表面的吸附,从而减少点蚀发生的可能。

模拟混凝土失效不同时期的孔隙液环境,并通过循环极化曲线、电化学阻抗谱、M-S测试技术研究了304SS在模拟混凝土孔隙液中的耐蚀性。结果表明,在不同pH值以及不同Cl^-浓度模拟环境下,304SS钝化膜的耐蚀性随着pH值的降低以及Cl^-浓度的升高而降低;且在pH值为13的环境下钝化膜耐蚀性远高于pH值为9和11的,但在高pH值下孔蚀坑内流出的腐蚀产物会对钝化膜起破坏作用。通过电化学阻抗谱和M-S测试分析了不同pH值环境下钝化膜耐蚀性及其钝化膜半导体特征,表明在pH值为13的饱和NaCl环境下钝化膜电阻远高于pH值为9和11的,不同环境下304SS钝化膜在开路电位下均呈现N型半导体性质。表明海洋环境条件下,随混凝土碳化过程和Cl^-的富集造成的腐蚀环境改变会对304SS产生重要影响,304SS钝化膜稳定性降低,发生腐蚀的倾向性增加。

分别在中性和酸性植酸溶液中制备植酸转化膜并研究其耐蚀性。结果表明,在中性植酸溶液中得到的植酸转化膜的耐蚀性优于在酸性溶液中得到的植酸转化膜,特别是在0.06 mol/L、pH值为7.0的植酸溶液中反应1 h所得到的植酸转化膜的保护效率可达到96.7%。虽然植酸转化膜与Q235碳钢电极表面通过物理吸附相结合,但是其仍然具有优良的界面结合力。XPS结果表明,植酸具有钝化碳钢表面的功能,且最终在碳钢表面得到的植酸转化膜实际上是一层由植酸转化膜和碳钢表面的Fe₂O₃钝化膜构成的复合膜,二者通过协同抑制作用来保护碳钢电极不受外界腐蚀介质的侵蚀。

采用片状锌粉和铝粉为填料,硅烷A-187为成膜物,制备了一种水性无铬达克罗涂料,通过扫描电子显微镜 (SEM)、能谱 (EDS)、X射线光电子能谱 (XPS)、中性盐雾实验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱对涂层的表面形貌、成分及耐蚀性能进行了表征和分析。结果表明：制备的水性无铬达克罗涂料具有优异的储存稳定性,50 ℃/48 h涂料无变化;涂装后的无铬水性涂层表面均匀平整,无明显缺陷,经480 h中性盐雾实验,表面无红锈产生;水性无铬达克罗涂层腐蚀电位负移,腐蚀电流减小了两个数量级,腐蚀电阻增加,涂层具有较好的防护性能。

通过超声分散方法将六方氮化硼 (h-BN) 纳米片均匀分散于水中,同时利用高速搅拌将超声分散均匀的h-BN分散液与双组分水性环氧树脂搅拌均匀,并涂于电极表面,固化成膜。采用透射电子显微镜 (TEM)、扫描探针显微镜 (SPM) 和扫描电镜 (SEM) 考察h-BN在水溶液和水性环氧树脂中的分散情况。通过电化学阻抗谱、开路电位和极化曲线测试研究了掺杂不同含量h-BN对水性环氧树脂在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的耐蚀性。结果表明：h-BN在水溶液中大约以相对较薄的多层存在,这将有利于其形成致密的物理隔绝层,延缓了腐蚀介质在环氧涂层中的扩散,改善其对基底的防护性能。其中,相对于纯水性环氧树脂涂层来说,掺杂2%h-BN的复合涂层表现出极高的阻抗模值和极低的腐蚀电流密度,对基底具有最优的防护性能。

采用磁控溅射技术,分别在康宁玻璃、硅片和NdFeB合金基材表面沉积一层非晶的Ti-B基涂层。非晶Ti-B基涂层可以消除磁控溅射常见的柱状晶结构。利用XRD,SEM,纳米压痕仪和电化学工作站对涂层的结构、力学性能和耐蚀行为进行表征。结果表明：通过工艺控制,获得了密度分别为4.04,4.27和4.61 g/cm³的Ti-B基涂层。所获得的Ti-B基涂层呈现均匀、致密的非晶结构,消除了常见的柱状晶结构。非晶Ti-B基涂层的力学和耐蚀性能与其密度紧密相关。当密度提高14.11%时,硅片基底涂层的硬度提高了49.01%,NdFeB基底涂层的腐蚀电流密度降低了66.67%。当密度为4.61 g/cm³时,Si片上涂层的硬度和塑性指数分别是30.1 GPa和0.48;对于NdFeB基底在3.5% (质量分数) NaCl溶液中腐蚀电流密度为1.34×10^-6 A/cm²,约为纯基材腐蚀电流密度的1/8;腐蚀电位为-0.689 V,相对于基材正移0.220 V。说明该非晶涂层对NdFeB基材具有较好的耐蚀保护作用。

通过青岛大气暴露实验,对比了未处理和经硫硼酸阳极化处理的7050铝合金在典型工业海洋大气环境中的腐蚀行为。采用失重法获得腐蚀速率;使用扫描电镜对腐蚀产物进行微观形貌观察;使用EDS和XRD对腐蚀产物进行元素分析和相组成分析;运用电化学阻抗法对腐蚀产物层及氧化膜层的保护作用进行分析。结果表明：未处理的7050铝合金暴露2 a后,产生了大面积的剥蚀,腐蚀产物主要为Al(HSO₄)₃6H₂O,Al₄SO₄ (OH)₁₀5H₂O和NaAlSi₃O₈。硫硼酸阳极化处理的7050铝合金在青岛大气中暴露2 a后,局部出现点蚀,氧化膜对基体仍有良好的保护作用。硫硼酸阳极氧化预处理可以大幅度提高7050铝合金的耐蚀性。

采用往复式销盘摩擦试验机和电化学工作站研究了2024铝合金/Al₂O₃陶瓷在海水环境下的腐蚀磨损行为以及腐蚀磨损之间的交互作用。结果表明：在模拟海水实验条件下,2024铝合金在开路电位下的腐蚀磨损量明显大于其在阴极保护条件下的磨损量,说明腐蚀与磨损发生交互作用。纯磨损量约占总腐蚀磨损量的比例 (W₀/T ) 为70.3%~98.2%,在腐蚀磨损过程中磨损作用明显大于腐蚀作用。腐蚀磨损交互作用量占总腐蚀磨损量的比例 (S/T ) 为1.8%~29.7%,腐蚀磨损交互作用同样不可忽视。

通过扫描电子显微镜及能谱分析、电子探针、X射线衍射、单面浸泡定量腐蚀以及电化学腐蚀测试等方法,研究了Zn对挤压态Mg-13Gd-2Cu合金的显微组织及腐蚀性能影响。结果表明,Mg-13Gd-2Cu合金主要由α-Mg基体、Mg₅(GdCu)₁以及稀土单质Gd相组成。添加2% (质量分数) Zn,基体合金的显微结构发生了明显改变,产生了长程有序堆垛 (LPSO) Mg₁₂(GdCuZn)₁相。添加Zn之后,合金的腐蚀速率由1.51 mm/d降低到1.23 mm/d。不同扫描速率下电化学腐蚀测试得出的Tafel曲线表明,含Zn合金的自腐蚀电位发生了正移,腐蚀电流密度降低了约0.18 mAcm^-2。因此,添加2%Zn使得Mg-13Gd-2Cu合金形成了LPSO相,提高了合金的抗腐蚀性能。

通过对两种Nb含量的X80钢进行热处理来模拟出包含 (ICHAZ)、细晶区 (FGHAZ) 和粗晶区 (CGHAZ) 的热影响区组织。通过金相显微镜观察热模拟组织的形貌,通过透射电镜 (TEM) 来观察热影响区析出相的分布状况。两种Nb含量的X80钢与所模拟出来的组织相互比较,分析它们在浅海与深海的电化学行为以及在浅海中的短期腐蚀行为,从而明确Nb对X80钢及其模拟组织在浅海与深海中腐蚀行为影响。结果表明,焊接热影响区中粗晶区及两相热影响区的腐蚀速率最大,并且Nb能够提高X80钢的均匀性及腐蚀产物膜的致密性,从而提高其耐蚀性。此外,在深海中NbC纳米析出相能够充当氢陷阱,捕集一定量的氢,从而提高其在深海中的耐蚀性。

利用电化学测试和腐蚀失重法,结合微观腐蚀形貌观察以及成分分析,对比研究了不同组织A710钢在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。结果表明：A710钢焊接接头3个区域 (即母材 (BM)、热影响区 (HAZ) 和焊缝 (WM)) 的组织存在明显差异,BM主要以铁素体为主,HAZ主要由铁素体和贝氏体组成,还含有大量M-A岛,而WM则主要为贝氏体组织及少量针状铁素体。WM在3.5%NaCl溶液中的电化学活性最高,平均腐蚀速率最大。浸泡16 d后,其腐蚀产物疏松,保护性差,基体上产生较多、较深的蚀坑。BM和HAZ的腐蚀产物较致密,保护性好,基体的腐蚀较均匀和轻微。

采用化学刻蚀与低表面能修饰的方法在Q235钢基体上制得超疏水表面。通过扫描电镜 (SEM)、激光共聚焦显微镜 (CLSM) 、接触角测量仪研究了刻蚀液组成对金属表面粗糙度以及润湿性的影响。利用电化学工作站对其表面防腐性能进行了测试。结果表明：通过化学刻蚀和低表面能物质修饰相结合的方法成功地制备了超疏水表面;刻蚀液中硝酸的浓度对金属表面粗糙度起主要作用,随着刻蚀液中硝酸浓度的增加,粗糙度呈现先增大后减小的趋势。通过在粗糙结构表面构筑低表面能涂层可以获得超疏水表面,经浓度为20% (质量分数) 硝酸刻蚀液刻蚀的表面涂覆二甲基硅氧烷 (PDMS) 后,疏水性最佳,接触角为163°。电化学数据表明,超疏水金属表面具有较好的防腐性能,这主要是由超疏水表面的空气层、PDMS层和疏水金属表面三者的协同作用形成的腐蚀抑制作用。

研究了引进凝汽器钛管、国产凝汽器用工业纯钛TA2和316L不锈钢在海水中的阴极电化学行为。通过慢应变速率拉伸实验和断口显微形貌分析,研究了钛管在不同阴极极化电位下的氢脆敏感性,进而获得凝汽器在海水中合理的阴极保护电位参数。结果表明,316L不锈钢/钛结构的凝汽器在海水中会发生电偶腐蚀,造成不锈钢的腐蚀加速;为了降低产生氢脆的风险,钛管在海水中的电位不宜负于-0.7 V,在对凝汽器实施阴极保护时,电位最好维持在-0.50~-0.65 V之间 (vs Ag/AgCl电极)。据此对凝汽器进行了阴极保护设计,选用铁锰合金阳极对凝汽器进行保护,不仅能满足不锈钢的保护电位要求,取得了良好的保护效果,而且保障了设备长期运行的安全性和经济性。

采用极化曲线、电化学阻抗技术和浸泡实验对Incoloy825合金在不同温度 (30~60 ℃) 3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明：随温度的升高,Incoloy825合金的腐蚀程度有所加剧,点蚀坑的大小和密集度增加,腐蚀形态由全面腐蚀为主转变为以点蚀为主的局部腐蚀。Incoloy825合金的腐蚀速率随温度的升高而增大,这是温度对电极过程两个相反作用 (含氧量降低的阻滞作用和离子活性增强的促进作用) 的综合影响结果。温度的升高引起Cl^-活性的增强对腐蚀的促进占主导作用。

利用水热法合成了钼酸盐插层锌铝铈水滑石 (ZnAlCe-MoO₄ LDH),并通过单因素试验和正交试验对水热合成过程中的n(Al³⁺)/n(Ce³⁺) 摩尔比、反应温度、陈化温度等工艺参数进行了优化。利用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱等对ZnAlCe-MoO₄ LDH的形貌和结构进行了表征,并通过电化学阻抗谱、X射线光电子能谱等技术研究了ZnAlCe-MoO₄ LDH对Q235碳钢在3.5% (质量分数) NaCl溶液中的缓蚀性能和缓蚀机制。结果表明,合成的ZnAlCe-MoO₄ LDH呈片层状,片层厚度约为30 nm;ZnAlCe-MoO₄ LDH的最佳制备工艺条件为：n(Al³⁺)/n(Ce³⁺) 摩尔比6:1,反应温度60 ℃,陈化温度100 ℃。ZnAlCe-MoO₄LDH对碳钢在3.5%NaCl溶液中的缓蚀作用,一方面体现在ZnAlCe-MoO₄LDH层板间的MoO₄^2-会与溶液中的Cl^-发生离子交换,降低了溶液中的Cl^-含量;另一方面释放到溶液中的MoO₄^2-会与Fe²⁺和Fe³⁺形成钼酸盐钝化膜,且层板上释放出的Zn²⁺和Ce³⁺会与OH^-形成氢氧化物沉积膜,从而减缓了Q235钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀速率。

采用电化学方法,系统的研究了动态条件下,3% (质量分数) NaCl腐蚀介质中,十二胺缓蚀剂对Q235碳钢CO₂腐蚀的缓蚀行为。结果表明,静态条件下,十二胺对碳钢CO₂腐蚀具有较好的缓蚀效果,当缓蚀剂浓度为60 mg/L时,缓蚀效率可以达到93.44%。动态条件下,无缓蚀剂的测试介质中,试样的腐蚀速率随着转速的增加而增加。在含有80 mg/L十二胺缓蚀剂测试介质中,试样在转速为500 r/min时的腐蚀速率最大;而在2000 r/min时,试样的腐蚀速率最小,缓蚀剂的加入明显的改变了试样的腐蚀行为。转速为1500 r/min时,试样的腐蚀速率随着缓蚀剂浓度的增加而减少;当缓蚀剂浓度为80 mg/L时,缓蚀效率可以达到87.93%。

采用表面分析和电化学手段研究了静态磁场对硫酸盐还原菌 (SRB) 在304不锈钢表面吸附性能的影响。结果表明：磁场强度为150 mT对浮游SRB的生长没有明显的影响,但是可以延迟固着SRB的形成;静态磁场可以抑制SRB生物膜在304不锈钢表面的形成和吸附,磁场强度为4 mT时比150 mT时的效果更好。使用X射线光电子能谱 (XPS) 对腐蚀产物进行分析表明,在静态磁场条件下腐蚀产物中有铁氧化物生成。

从舟山腐蚀观测站采集并分离越南芽孢杆菌,通过电化学测试方法、表面分析技术和红外光谱研究其对2507双相不锈钢腐蚀行为的影响。结果表明,在细菌的作用下,双相不锈钢的开路电位和自腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大。SEM观察表明双相不锈钢表面有生物膜生成。Fourier变换红外光谱分析表明,在900~1200和1500~1600 cm^-1区域有吸收峰,分别对应细菌的代谢产物胞外多糖和蛋白质;而在2800~2900 cm^-1区域的宽峰则显示不锈钢表面产生了生物膜。电化学阻抗谱测试也表明双相不锈钢表面有生物膜生成。生物膜和氧化物的产生加速了不锈钢的腐蚀。