应用反馈模式,结合COMSOL数值模拟,分别考察了步进马达移动距离速率对真实距离、铝合金表面氧化膜状态对逼近曲线以及距离测试误差对典型电化学-化学耦合反应 (EC) 动力学测试结果的影响。结果表明,正负反馈效应与探针距基底电极距离有关,距离越小,反馈效应越强,同时也与基底电极再生动力学有关。步进马达控制的探针逼近和离开基底电极移动距离与探针真实移动距离的比例分别是0.843和0.568。铝合金表面氧化膜的状态影响逼近曲线从部分正反馈至完全负反馈的变化过程,而步进马达移动引入的距离误差导致EC反应中一级化学均相反应的动力学速率常数误差高达60%。精确距离控制是扫描电化学实验的最基本要求。

利用失重法、表面分析方法与电化学方法研究了脱硫弧菌 (属于硫酸盐还原菌) 和溶藻弧菌单独及共存时对船体结构材料907钢在海水中腐蚀的影响。结果表明,腐蚀速率大小顺序为：混合菌<溶藻弧菌<无菌海水≈ 脱硫弧菌。O₂的存在及营养物质的匮乏,抑制了脱硫弧菌的存活和繁殖,907钢腐蚀速率在脱硫弧菌中与无菌对照中的相似。相反地,溶藻弧菌在以上环境中可以很好地生存,并且抑制了907钢的腐蚀过程,这与细菌通过消耗O₂进行的代谢增殖活动有关。在混合菌体系 (脱硫弧菌和溶藻弧菌) 中,907钢的腐蚀过程进一步被抑制,这是由于混合菌体系中形成的致密生物膜对腐蚀的深入发展造成阻碍,腐蚀抑制作用更加明显。

采用盐雾和盐水浸泡加速实验,结合ATR-FTIR,SEM,AFM表面分析技术及EIS电化学分析技术,考察纳米CeO₂作为涂层颜料对聚氨酯涂层防腐性能的影响。结果表明,添加纳米CeO₂能改善涂层的防腐性能,延缓聚氨酯涂层的阻抗衰减进程,但同时会削弱涂层在金属基体上的附着力。当添加量较低时 (≤0.5%,质量分数),由于H₂O和侵蚀性离子渗入聚氨酯层,纳米CeO₂水解流失,导致涂层阻抗谱随时间降低较快;当添加量达到1.0%时,涂层阻抗在较长时间内保持较高值,这可能是由于纳米CeO₂在涂层微孔中发生水解膨胀,压缩了孔隙通道,同时Ce (III,IV) 迁移到铝合金/涂层界面,抑制了腐蚀活性位点,因而减缓了阻抗的衰减进程。然而,在盐雾实验后期,CeO₂进一步水解会导致Ce⁴⁺的溶解流失,造成微孔隙的再次疏通和涂层阻抗的快速下降。过量添加 (>1.0%) 还会削弱涂层在铝合金基体上的附着力。长期浸泡实验结果表明：添加1.0%CeO₂可基本实现Ce⁴⁺溶解和流失的平衡,增强聚氨酯涂层的防腐性能。

通过动电位扫描阳极氧化成膜、恒电位预氧化成膜以及开路电位浸泡预氧化成膜3种途径分别得到了3种氧化膜各有差异的QSn7-0.2铜锡合金电极。采用光学显微分析与XRD测试,表征了各氧化膜的形貌和成分,并且利用阳极极化曲线研究了3种成膜电极在450 ℃ Li-Na-K三元共晶熔融碳酸盐中作为惰性析氧阳极的可行性。结果表明,恒电位预氧化成膜以及开路电位浸泡预氧化成膜两种成膜方法均能够在QSn7-0.2铜锡合金阳极表面形成含SnO₂的氧化膜,该膜能够显著阻碍基体合金中Cu的阳极溶解腐蚀,并且对析氧反应具有确定的电催化性能。

采用恒电流法、恒电流阶跃电流法、循环伏安法及自聚合法等4种方法将聚苯胺 (PANI) 原位沉积在自制的改性石墨 (MGE) 上,制备出聚苯胺/改性石墨复合材料 (PANI/MGE)。利用扫描电镜和红外光谱对PANI/MGE的微观形貌和分子结构进行了表征,利用电化学阻抗谱研究了不同聚合方法所得复合材料的防腐蚀性能。结果表明,4种聚合方法所得复合材料微观形貌与聚合前的改性石墨相似,都呈现平面的片层结构,没有聚合物团簇聚集现象产生。4种聚合方法均能成功实现聚苯胺的原位沉积,聚苯胺与改性石墨之间存在较强的相互作用,且以恒电流阶跃所得复合材料中两者的相互作用最强。5种不同涂层中,恒电流阶跃聚合所得涂层的防腐蚀性能最好,稳定的自腐蚀电位及涂层阻抗最高;循环伏安聚合及恒电流聚合所得两种复合涂层的阻抗及自腐蚀电位均随时间的延长而逐渐下降,涂层很快失效。

通过在正硅酸乙酯水解过程中加入硅烷偶联剂得到了杂化硅溶胶,进而采用提拉法在AZ31镁合金表面制备了无机-有机杂化硅膜。利用SEM和AFM观察了膜层的表面形貌,利用XPS和FT-IR分析了膜层的组成,通过动电位极化曲线和EIS研究了膜层的防护性能。结果表明,杂化膜层均匀、致密,完整覆盖在镁合金基体表面;杂化膜层的阻值 (1.717×10⁴ Ωcm²) 大于传统铬酸盐转化膜的阻值 (1.611×10⁴ Ωcm²),样品的腐蚀电流密度相对于裸金属的下降了约2个数量级。硅烷偶联剂的位阻效应可以有效调节传统的正硅酸乙酯水解缩聚过程,使形成的杂化硅溶胶在成膜时不易产生团簇,保证了膜层的致密完整,从而能够很好地阻挡腐蚀介质的渗透,对镁合金发挥良好的防护作用。

研究了大气腐蚀环境下Q235钢腐蚀行为,通过图像处理获取锈层组成的信息。将电化学监测和图像分析相结合,通过提取图像特征参数,并与电化学信息进行对比分析,研究Q235钢在薄液膜下腐蚀行为与图像信息的相关性。结果表明,Q235钢大气腐蚀始于珠光体,出现局部区域优先腐蚀特征;随着腐蚀进行,出现均匀化特征。丝束电极分析表明,随着时间增加,Q235钢腐蚀电位降低,腐蚀电位标准差减小,阳极区域不断扩大。神经网络图像分析表明,随时间增加,锈层中α-FeOOH的含量增加,对氧的扩散出现阻挡作用,促使局部腐蚀向均匀腐蚀转变。腐蚀行为与图像特征信息具有相关性,即与局部腐蚀向均匀腐蚀转变进而速率减缓相对应,表面出现完整腐蚀产物层。

采用失重法,电化学测试技术,X射线衍射 (XRD) 并结合扫描电镜 (SEM) 研究了模拟工业环境下直流电场对金属Zn在30 d内腐蚀行为的影响。结果表明,模拟工业环境下,在一定暴露时间内,直流电场强度越大,Zn的腐蚀速率越大。随着直流电场的介入,Zn的阴极还原过程与阳极溶解过程均有提高,从而腐蚀速率增加。直流电场对于Zn腐蚀行为的影响本质上归结于电场对溶液中离子分布的影响,进而改变了腐蚀产物的结构,促进了腐蚀过程的进行。

研究了输电杆塔材料Q235,Q345钢以及镀锌钢在NaHSO₃溶液喷雾的模拟工业大气环境中的腐蚀行为。使用腐蚀失重法获得了3种材料的腐蚀速率。结果表明,在NaHSO₃溶液低浓度范围 (≤0.005 mol/L),随浓度增加,Q235和Q345钢的腐蚀程度均较低且无明显变化;在中等浓度范围 (0.005~0.02 mol/L),随浓度增加,两种材料呈加速腐蚀的趋势;在较高浓度范围 (0.02~0.03 mol/L),两种材料的腐蚀程度最高,但随浓度增加并无明显改变。XRD分析和SEM观察进一步表明,以上腐蚀规律与是否发生片状γ-FeOOH向棉花状α-FeOOH转变有关。另外,在各种浓度下,镀锌钢的腐蚀产物类型无明显差异,主要由ZnO,Zn₄CO₃(OH)₆,Zn₅(CO₃)₂(OH)₆及Zn₄SO₄(OH)₆组成。

采用氧化-浸泡-蒸发循环实验与电化学阻抗谱、XRD、SEM、腐蚀坑深度和腐蚀失重等测量方法,研究了汽车消声器环境中409不锈钢在烟尘作用下的腐蚀行为。结果表明,有/无烟尘作用条件下,试样表面形成的腐蚀产物相似,但烟尘会使试样的腐蚀电位略升高,并且腐蚀坑深度和腐蚀失重增加,这主要是因为烟尘与409不锈钢间具有一定的电偶腐蚀效应,减小了腐蚀体系的电荷转移电阻,从而加剧了409不锈钢在冷凝液中的腐蚀。

针对L921A合金钢在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀较为严重,研制了一种基于有机/无机复配的无毒、高效的缓蚀剂。结果表明：该缓蚀剂是一种阳极型缓蚀剂,其缓蚀效率达到97%以上。L921A合金钢在3.5%NaCl溶液中,其阻抗谱由一个高频容抗弧和低频感抗弧组成,具有两个时间常数,表明L921A合金钢在3.5%NaCl溶液中具有点蚀敏感性。当在3.5%NaCl溶液中添加缓蚀剂后,L921A合金钢的阻抗谱仅为单个容抗弧,只有一个时间常数。浸泡35 h后,其阻抗值由10³ Ωcm²增加到1.1×10⁴ Ωcm²。此时,缓蚀剂在合金钢表面形成一层膜,其覆盖度达到约80%。