随着使用电化学阻抗谱方法研究腐蚀过程的工作日益增多,腐蚀电化学阻抗谱解析技术逐渐成为腐蚀科学家需要掌握的重要研究工具之一。近年来,电化学阻抗谱方法研究的腐蚀体系越来越复杂,不仅腐蚀环境和金属状态复杂化,且形成于金属表面界面膜层的种类也越来越多,导致简单电化学体系的阻抗谱等效电路解析方法越来越难以满足复杂腐蚀体系解析建模的要求。与动力学解析方法相比,模拟等效电路的解析方法因其简单直观而易于理解,应用范围日益扩展。但其固有的解析过程不严谨、不规范等不足,导致腐蚀过程等效电路模型缺陷增加和学术价值下降。为此,在多年研究腐蚀电化学阻抗谱等效电路解析方法的基础上,本文分析了电化学阻抗谱等效电路解析方法在腐蚀研究中的应用现状,探讨了等效电路方法解析腐蚀过程的优点和不足,以及提高这一解析方法学术价值的必要性和可行途径,以期建立严谨规范的腐蚀电化学阻抗谱等效电路模型解析路线,以适应复杂腐蚀过程的模型化研究需求,为腐蚀科学工作者提供一种高效实用的腐蚀电化学阻抗谱解析工具。

综述了近年来国内外若干缓蚀性物质对金属材料小孔腐蚀缓蚀效果和机制的研究进展,涉及到的缓蚀性物质主要包括无机阴离子、有机分子/离子以及稀土元素。到目前,针对无机阴离子对小孔腐蚀缓蚀效果和机制的研究相对较多,而针对稀土元素的则相对较少。本文通过综合介绍,以期为开发可同时抑制金属均匀腐蚀和小孔腐蚀的新型复合缓蚀剂提供支持和帮助,并指明进一步的研究方向。

介绍了船用螺旋桨在海洋环境中的腐蚀与污损问题及其防护方法发展现状,着重介绍了螺旋桨外加防护技术与螺旋桨新型耐蚀材料。螺旋桨的外加防护技术主要有阴极保护、涂装防护涂层、电解防污等方法,适用于在役螺旋桨设备。新型螺旋桨材料不断发展,除了常规铜合金系列材料,还发展了耐蚀性能良好的不锈钢材料以及复合材料等。本文对螺旋桨几种重要的防护方法及新型螺旋桨材料进行了综述介绍,并指出了螺旋桨防护技术及其耐蚀材料研究和应用的发展趋势。

就近年来人们对油气管材应力诱导腐蚀电化学行为的研究进行了评述,分析了应力诱导对油气管材腐蚀热力学、腐蚀动力学和腐蚀产物膜的影响,并对该领域未来的研究方向进行了展望。

镀锡薄钢板由于高强度、高阻隔性及优越的加工使用性能,在食品包装材料中占有非常重要的地位,当内容物腐蚀性较强时,其缺点之一是会发生腐蚀失效。本文综述了食品环境中镀锡薄钢板的腐蚀行为,探讨了食品包装用镀锡薄钢板和有机涂层涂覆的镀锡薄钢板的腐蚀机理。镀锡薄钢板的腐蚀过程与内容物pH值、溶解氧含量以及腐蚀性离子种类密切相关。可为镀锡薄钢板采取合适的表面处理措施以及设计新型有机涂层材料提供科学依据。

通过金相显微镜和扫描电镜观察了S32750超级双相不锈钢 (SDSS) 经650~1000 ℃时效处理后的显微组织和微观形貌;通过XRD分析了时效后各试样的物相结构;借助动电位极化、电化学阻抗和Mott-Schokkty曲线等方法,考察了时效后的S32750 SDSS在5% (体积分数) HF溶液中的腐蚀行为。结果表明：当时效温度为650和1000 ℃时,S32750 SDSS内并没有析出物产生。当温度上升到750~950 ℃时,开始产生σ析出相;且温度为850 ℃时,σ析出相最多,抗氢氟酸腐蚀性能最差。这主要是因为析出的σ相造成了材料内Cr和Mo分布的不均匀,促进了腐蚀微电池的形成,加快了不锈钢的溶解。同时,σ相的析出也增大了钝化膜的载流子密度,促进了F^-的吸附,增大了钝化膜的溶解速率,降低了钝化膜的稳定性,加快了双相不锈钢的腐蚀。

采用动电位极化曲线、EIS、SSRT和U形弯试样浸泡实验研究了Cl^-浓度对316L不锈钢在碱性NaCl/Na₂S溶液中SCC行为的影响。结果表明,316L不锈钢在碱性NaCl/Na₂S环境中表现出一定的应力腐蚀敏感性,Cl^-与S^2-对316L不锈钢腐蚀过程存在竞争作用,导致电化学阻抗出现极值。随着Cl^-浓度增大,氢致韧性作用能够在一定程度上增大316L不锈钢的延伸率,降低塑性损失,但对其断裂应力影响不大。

采用电化学测量方法和表面分析技术研究了硫酸盐还原菌对Cu电极在循环冷却水系统中腐蚀行为的影响,并初步探索了L-半胱氨酸对Cu材料的缓蚀效果。结果表明,有菌体系中Cu电极的极化电阻呈现先增大后减小的趋势,且在有菌环境中浸泡第10 d时 Cu电极的极化电阻比在无菌环境中的小25.82 kΩcm²。有菌体系中Cu电极的自腐蚀电流密度先减小后增大,与电化学阻抗谱实验呈现相同的趋势。有菌体系中加入不同浓度的L-半胱氨酸后,Cu电极的阻抗弧半径均有所增大,且自腐蚀电流密度均有不同程度的减小,在浓度为10^-3 mol/L时缓蚀效果最佳。

利用粗糙度轮廓仪、SEM、三维视频显微镜和电化学测试技术研究了纯Ti (TA2) 在LiBr溶液中的空化腐蚀过程,探讨了腐蚀与空化的协同作用。结果表明,材料受到空化冲击作用后,表面产生不均匀的塑性变形。随着空化腐蚀的进行,TA2表面塑性变形程度继续增大,晶界处位错密度的增加使晶界处应力更加集中,进而导致材料表面晶界处发生轻微的脱落,局部产生裂纹,表面粗糙度R_q呈线性增长。随后裂纹沿着晶界或向晶粒内部继续扩展,材料脱落逐渐加剧,同时材料表面钝化膜因力学作用受到破坏,露出新鲜的基体,促进了LiBr的腐蚀作用。空化与腐蚀的协同作用加速了腐蚀坑的加深与扩展,但腐蚀坑周边的材料脱落降低了材料的凹凸程度,材料表面粗糙度的增长速度减缓,直至最后进入稳定阶段。

采用浸泡法在Q235钢镀锌层表面制备三价铬钝化膜,借助扫描电镜 (SEM) 和X射线光电子能谱 (XPS) 分析了钝化膜的表面结构与成膜过程。通过Tafel曲线、电化学阻抗谱和中性盐雾实验 (NSS) 结果评定钝化膜的耐蚀性。结果表明,镀锌层表面光滑均匀、结构致密,无明显裂纹;钝化膜表面平整,散乱且无规律分布着大量裂纹;钝化膜主要含有Cr、O、Zn和少量的P、N等元素,并以Cr(OH)₃、Zn(OH)₂、Cr₂O₃和ZnO等化合物的共混物形式存在。钝化膜的形成过程包括镀锌层的溶解、钝化膜的生长和溶解及钝化膜的干燥3个步骤。盐雾实验表明经过三价铬钝化后的镀锌件耐蚀性提高近7倍。

使用全氟辛酸铵 (PFOA) 和KH550、KH560两种硅烷偶联剂的混合溶液对Q235钢表面进行预处理,明确PFOA/KH550、PFOA/KH560两种溶液在基材表面成膜,并对表面预处理钢进行接触角、CuSO₄点滴实验、极化曲线测试,然后在表面涂覆环氧涂料,通过对环氧涂层进行基本性能测试和电化学极化曲线实验,考察这两种表面处理剂在金属基材表面附着对环氧带锈涂层性能的影响。结果表明：经过PFOA/KH550和PFOA/KH560处理过的带锈表面的接触角分别增加了17.2%和11.7%,CuSO₄点滴实验的时间分别提高了64.7%和38.8%,腐蚀电流分别降低了93.5%和78.7%。不同环氧涂层的测试结果表明：PFOA/KH550混合溶液处理的带锈表面的环氧带锈涂层效果最好,各项性能明显提升,其中附着力和耐冲击强度分别提升14.3%和11%,腐蚀电流比原锈层表面涂层降低96.2%,耐盐水浸泡62 d无明显变化。

实验设计了一种预先植入涂层内部的圆环状微电极,并基于预埋微电极的方法设计了适用于深海交变压力环境下有机涂层原位电化学阻抗测试的电极系统。结果表明：设计的预埋微电极有效避免了外置电极在使用过程中不易安装以及有机涂层本身厚度对电化学测试信号的影响等缺点,实现了原位的涂层服役性能评价。同时,该微电极可以在深海高压及交变压力环境下有效使用,测试结果与传统三电极测量装置具有较好的一致性,证明了微电极设计的有效性及可靠性。

采用自制薄液膜腐蚀试验装置,研究了飞机起落架镀镉AISI 4130钢在低温除冰液 (主要成分甲酸钾) 薄液膜下的腐蚀电化学行为。结果表明：镀镉4130钢在甲酸钾溶液中的腐蚀过程主要受氧扩散控制,薄液膜下腐蚀产物沉积对腐蚀过程产生较大影响。液膜较厚 (≥240 μm) 时,液膜厚度变化对阴极极限扩散电流密度和溶液电阻影响不大;液膜较薄时,阴极极限扩散电流密度和溶液电阻随液膜厚度减小而增大。在相同液膜厚度下,镀镉4130钢腐蚀电位随溶液浓度增大而降低。在低浓度甲酸钾溶液中,镀镉4130钢腐蚀速率较低,腐蚀电位和腐蚀速率受液膜厚度影响不大。在高浓度甲酸钾溶液中,镀镉4130钢腐蚀电位随液膜厚度减小而正移;薄液膜下腐蚀速率明显高于全浸,且随液膜厚度减小先增大后减小,在液膜厚度约为150 μm时出现极大值。

采用熔化极富氩气体保护焊进行S450EW同种金属焊接,并利用电化学测试研究了焊接接头不同区域的耐蚀性能。结果表明,S450EW焊接接头母材区和焊缝区显微组织均为粒状贝氏体,热影响区为铁素体和珠光体的混合组织。焊缝区主要发生均匀腐蚀,但母材区和热影响区以局部腐蚀为主,而且热影响区腐蚀程度更深。焊丝中较高的Ni含量使得焊缝区抗大气腐蚀性能较好,而热影响区铁素体和珠光体两相组织导致其腐蚀速率较高。

在NaHSO₃溶液中进行盐雾实验,利用腐蚀失重、宏观形貌和微观形貌观察等方法研究了T91钢盐雾腐蚀过程中的腐蚀行为。结果表明,在100 h盐雾腐蚀过程中,T91钢腐蚀产物逐步增加,其覆盖比例、完整度和致密性都逐渐提高,并最终覆盖样品表面。腐蚀产物的主要成分为FeOOH、Fe₂O₃3H₂O和Cr₂O₃,并含有少量硫化物。T91钢腐蚀过程可以表述为：样品表面先产生了零星的局部腐蚀,而后局部腐蚀逐渐长大并相互连接形成大腐蚀坑,大腐蚀坑逐步发展形成更大范围的腐蚀。

利用直流磁控溅射在316奥氏体不锈钢表面制备高含铝奥氏体不锈钢涂层,采用增重法、SEM、EDS和XRD研究了高含铝合金涂层对316奥氏体不锈钢在850 ℃下抗高温氧化性能的影响。结果表明,施加涂层显著提高了316不锈钢的抗氧化性能。其原因是高含铝合金涂层表面形成了由Al₂O₃、Fe(Cr,Al)₂O₄和Cr₂O₃组成的连续致密的氧化膜,而316奥氏体不锈钢表面形成的是由Fe₂O₃、Cr₂O₃、FeCr₂O₄和少量NiCr₂O₄组成的疏松且不连续的氧化膜。

针对补给水中典型有机物—腐植酸,进行了350 ℃、10个浓度 (0~20 mg/L) 下的高压釜分解实验,并进行了350 ℃、典型浓度7.5 mg/L下间隔时间取样的分解实验,采用离子色谱仪、TOC分析仪测定高温分解后的汽、液相分解样,根据分解产物组分含量,利用电化学及微观表征 (SEM,EDS,XRD等) 研究了低分子有机酸+杂质离子对汽轮机材质腐蚀行为的影响。结果表明：腐植酸高温分解产物中低分子有机酸主要为乙酸、甲酸,杂质阴离子主要为SO₄^2-,Cl^-,NO₃^-,F^- 4种;其中SO₄^2-,NO₃^-,Cl^-的存在对汽轮机叶片钢的腐蚀有明显的促进作用,但随着F^-浓度的增大出现抑制作用。

通过失重法研究了20#碳钢在含有硫酸氢铵 (ABS) 和硫酸铵 (AS) 高温气相中的腐蚀行为。采用SEM/EDS和XRD表征手段分析了腐蚀后碳钢试片的微观形貌变化及腐蚀产物的物相组成。结果表明：在108~282 ℃范围内,ABS和AS均对碳钢有腐蚀性,ABS的腐蚀性更为严重;随着ABS和AS浓度的增大,腐蚀速率加快;随着温度的升高,腐蚀速率减缓。推测腐蚀机理为：由于ABS和AS溶液的酸性,碳钢主要发生H⁺的酸性腐蚀,亦存在氧腐蚀;阳极反应生成的Fe²⁺发生系列次生反应生成Fe的氧化物,并且Fe₂O₃、Fe₃O₄与硫酸铵盐发生相互作用生成 (NH₄)Fe(SO₄)₂等复盐。