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ISSN 1005-4537
CN 21-1474/TG
创刊于 1981 年 (双月刊)
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  2022年, 第42卷, 第2期 刊出日期:2022-04-15 上一期   
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综合评述
钛合金深海应力腐蚀研究进展
柳皓晨, 范林, 张海兵, 王莹莹, 唐鋆磊, 白雪寒, 孙明先
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 175-185.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.050
摘要   HTML   PDF (2568KB)

基于对钛合金应用及研究报道的梳理,综述了钛合金深海应力腐蚀产生原因及机理,探讨了静水压力、溶解氧含量、pH值和温度等深海环境因素对应力腐蚀开裂的影响,以期为今后钛合金深海应力腐蚀开裂等局部腐蚀行为及机制的深入研究提供参考,为优化钛合金组织性能,建立深海先进钛合金材料体系提供支撑。

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Pt改性镍基高温合金铝化物涂层研究进展
邱盼盼, 舒小勇, 胡林丽, 杨韬, 房雨晴
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 186-192.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.042
摘要   HTML   PDF (1824KB)

综述了镍基高温合金上抗高温氧化的Pt改性β-(Ni,Pt)Al涂层和γ-γ′型涂层,重点介绍了Pt改性铝化物涂层制备工艺,不同工艺条件下涂层的微观结构,Pt增强铝化物涂层抗氧化性能的作用机理,Al对涂层高温氧化性能的影响,并从元素互扩散、相变、表面起伏等方面描述了涂层退化过程,最后对Pt改性铝化物涂层发展进行展望。

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研究报告
熔盐堆用结构材料的热腐蚀及防护
吴家杰, 王艳丽
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 193-199.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.070
摘要   HTML   PDF (1122KB)

本文综述了结构材料在熔融氟化盐中的热腐蚀及其影响因素,以及表面防护涂层研究现状。

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舰船海水管系中紫铜/钢制管道耦接后电偶腐蚀的数值模拟研究
王炳钦, 张晓莲, 雍兴跃, 周欢, 高新华
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 200-210.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.044
摘要   HTML   PDF (5682KB)

基于流场、浓度场与电化学动力学过程的耦合,采用COMSOL Multiphysics软件,模拟研究了紫铜 (TP2Y) 与#20钢管道耦接后在静态、流动3.5% (质量分数) NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,并预测了静态条件下电偶腐蚀的发展趋势。结果表明,在耦接的异种金属管道中,TP2Y管道作为阴极受到保护,#20钢管道作为阳极受到腐蚀,其腐蚀长度均受管径大小、介质流动以及时间的影响。当管径增大时,电偶对中阴、阳极金属管道电位变化长度逐渐增大;当管道内介质流速增大时,阴阳极管道的内表面电位较静态下开始正移。同时,在靠近耦接位置时,紫铜 (TP2Y) 管道内表面电位急剧变负,#20钢管道内表面电位急剧变正,电流密度最大。在静态条件下,电偶对中金属管道内表面电位随着时间发生负移。在48 h后,电位基本不再发生变化,阴阳极的内表面进入稳定状态;在30 d后,在靠近阳极金属管道法兰处的总厚度减薄约8.87 μm,阳极金属管道的腐蚀长度约为800 mm。

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海水环境中组合电位极化对铁氧化菌腐蚀的影响
李振欣, 吕美英, 杜敏
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 211-217.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.106
摘要   HTML   PDF (9692KB)

采用电化学测试、扫描电镜、激光共聚焦显微镜、Raman光谱等手段研究了-850 mV (vs. SCE,下同) 转-1050 mV和-1050 mV转-850 mV组合电位阴极极化对X65钢在含铁氧化菌 (IOB) 的海水中腐蚀的影响。结果表明:两种组合电位极化都对IOB腐蚀有一定抑制作用;极化与开路电位下X65钢腐蚀产物种类差别不大,含量有区别。-1050 mV极化可以抑制IOB附着但不能完全去除已形成的生物膜,这是-1050 mV转-850 mV极化保护效果优于-850 mV转-1050 mV极化的原因。

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FeCrMn1.3NiAlx高熵合金显微组织演变及电化学钝化行为
张恒康, 黄峰, 徐云峰, 袁玮, 邱耀, 刘静
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 218-226.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.080
摘要   HTML   PDF (11595KB)

采用真空电磁悬浮法熔炼了4种不同Al含量的FeCrMn1.3NiAlx (x=0,0.25,0.5,0.75) 高熵合金,通过FE-SEM、XRD、SKPFM、EPMA和动电位极化等方法研究了Al含量对铸态FeCrMn1.3NiAlx高熵合金显微组织及其在0.5 mol/L H2SO4溶液中钝化行为的影响规律及机理。结果表明:FeCrMn1.3NiAlx (x=0,0.25) 合金试样由fcc (Fe-Mn-Ni)+bcc (Fe-Cr-Mn) 结构组成,bcc结构的Fe-Cr-Mn相电化学活性较大而优先溶解,从而表现出两个明显的致钝电位和致钝电流峰;随着Al的添加,当x=0.5时,合金中fcc结构已基本消失,形成了颗粒和条带状的b2相 (Al-Ni-Mn) 均匀分布在具有bcc结构的Fe-Cr-Mn相上,因二者微区相电化学活性相差不大,仅呈现出一个融合的致钝电位和致钝电流峰,同时合金中新形成的硬质ρ相因具有较高的电化学活性,而呈现出低的致钝电位和较小的致钝电流密度;当x=0.75时,ρ相消失,对应的低致钝电位峰也随之消失。Al添加通过改变FeCrMn1.3NiAlx高熵合金中微区相组成、显微组织和电化学活性,从而影响其在0.5 mol/L H2SO4溶液中的电化学钝化行为,随着Al含量增加,合金致钝电流密度增加,产生的b2相钝化性能较差,使得合金的钝化性能降低。

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加载波形对X65钢腐蚀疲劳裂纹萌生及扩展的影响
王歧山, 李鸿瑾, 何川, 郑平, 陈旭
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 227-234.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.065
摘要   HTML   PDF (14750KB)

采用疲劳实验研究了不同加载波形下X65钢在空气和海水中的疲劳行为。结合SEM结果,对疲劳断口和次生裂纹进行了观察。结果表明,在空气和海水中,正锯齿波加载下X65钢的疲劳寿命最大,三角波次之,正弦波最短。与在空气中相比,X65钢在海水中的疲劳寿命显著降低。正弦波与三角波加载时应力上升时间较短,有利于位错开动,加快裂纹萌生。其中正弦波在σmax的保载时间最长,有利于位错滑移形成,疲劳裂纹扩展速度最快。在海水环境中,Cl-促进了X65钢表面点蚀萌生,成为腐蚀疲劳裂纹源。当裂纹形成后,电解质进入裂纹间隙,在交变应力作用下裂纹反复张开与闭合,导致裂纹快速扩展。在海水中,当加载波形为正锯齿波时,X65钢的腐蚀疲劳裂纹的扩展机制为阳极溶解,而当加载波形为正弦波和三角波时,X65钢的腐蚀疲劳的扩展机制均为氢脆+阳极溶解混合机制,其中加载正弦波时腐蚀疲劳开裂敏感性最大。

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聚乙二醇-600对酸性Zn-Ni合金的电沉积行为及镀层耐蚀性影响的研究
刘永强, 刘光明, 范文学, 甘鸿禹, 唐荣茂, 师超
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 235-242.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.084
摘要   HTML   PDF (5729KB)

采用循环伏安 (CV) 曲线研究了聚乙二醇-600 (PEG-600) 在酸性Zn-Ni合金基础镀液中对Zn-Ni合金电沉积行为的影响;采用电化学阻抗谱 (EIS)、动电位极化曲线与表面形貌分析方法研究了酸性Zn-Ni合金基础镀液中,聚乙二醇-600的浓度对Zn-Ni合金镀层表面微观形貌及耐蚀性的影响。结果表明,PEG-600作为一种非离子型表面活性剂,在基体镀件表面具有较强的吸附能力,基础镀液中添加PEG-600会影响Zn-Ni合金的电沉积过程,使Zn2+与Ni2+更难迁移至镀件表面,导致Zn-Ni合金的共沉积峰位置向更负电位方向移动,从而使阴极过电位升高。基础镀液中随PEG-600浓度的增加,电沉积所得Zn-Ni合金镀层的耐蚀性呈先增大后减小的趋势。当PEG-600浓度为3.33×10-2 mol/L时,Zn-Ni合金镀层耐蚀性能达到最佳,其电化学阻抗模值为1960 Ω·cm2、自腐蚀电流为1.97×10-5 A·cm-2,并且能得到均一的金属间化合物γ相和最优的表面微观形貌。

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真空热处理对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响
李玲, 杜汐然, 曲品权, 李建呈, 王金龙, 古岩, 张甲, 陈明辉, 王福会
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 243-248.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.108
摘要   HTML   PDF (7150KB)

采用多弧离子镀技术在镍基高温合金上沉积NiCoCrAlY涂层,通过真空热处理消除涂层内部孔洞。研究了950、1000和1050 ℃热处理后的涂层在1000 ℃下的氧化实验,以探究最优的热处理温度。采用XRD、SEM和EDS观察分析涂层的物相组成和表截面形貌。结果表明,真空热处理后,基体与涂层结合紧密,氧化增重相对缓慢,涂层表面能形成均匀致密的氧化膜。其中,1000 ℃下真空热处理的涂层表现出了良好的抗氧化和防剥落性能。

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直接烧结SiC循环氧化行为的试验研究
江荣, 张悦, 张磊成, 高希光, 宋迎东
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 249-257.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.025
摘要   HTML   PDF (15243KB)

采用管式炉对直接烧结SiC在1300和1400 ℃静止空气中进行不同循环周期下的循环氧化实验。使用分析天平记录样品质量变化,并使用扫描电镜对氧化产物进行表征以揭示循环氧化机理。结果表明,直接烧结SiC的循环氧化行为由前期接近抛物线氧化行为的氧化增重过程与长时间氧化产生氧化层剥落造成的氧化失重过程组成。循环氧化过程可分为氧化、扩散、开裂、剥落4个阶段,且4个阶段往复进行,最终导致了直接烧结SiC在循环氧化过程中的多层氧化层剥落。随氧化温度的升高,SiC氧化速率增加,且更快进入氧化失重阶段;循环氧化周期越短,越易发生局部剥落行为,循环氧化过程受氧化层开裂及剥落影响越严重;循环周期越长,受氧化层开裂及剥落影响推迟,但容易发生氧化层的整体剥落。

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铈离子修饰SiO2膜层在模拟深海条件下的腐蚀行为研究
窦建业, 屈少鹏, 轩星雨
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 258-266.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.062
摘要   HTML   PDF (8748KB)

在X80钢上分别用溶胶-凝胶法和电沉积法制备了铈离子修饰SiO2膜层,并研究了膜层在20 MPa下3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。利用高温高压电化学反应釜对试样的开路电位、电化学阻抗、极化曲线进行了测试,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪以及接触角测试仪对试样腐蚀形貌、腐蚀产物相以及接触角进行了分析。结果显示,两种方法制备的膜层的抗腐蚀性能在深海均有下降,且电沉积膜层下降尤为显著。在20 MPa去离子水中浸泡后的膜层均未出现明显裂纹;在20 MPa盐水中浸泡后,电沉积膜层出现些许开裂,而溶胶-凝胶膜层仍较为完好;在20 MPa盐水中恒电位极化腐蚀后,电沉积膜层出现明显龟裂和脱落,而溶胶-凝胶膜层仅出现开裂。两种膜层腐蚀之前均表现亲水性,而腐蚀后接触角明显增大,呈现出疏水性。

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ZIF-8/TiO2纳米复合材料的制备及光生阴极保护性能
苏娜, 叶梦颖, 李建民, 高荣杰
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 267-273.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.098
摘要   HTML   PDF (6229KB)

采用逐步生长法在TiO2纳米管阵列上负载ZIF-8纳米颗粒制得ZIF-8/TiO2纳米复合材料。通过XRD、SEM、UV-vis DRS等手段对材料的结构、形貌和光响应进行表征,并在开/闭可见光下对材料进行光电化学测试。结果表明,ZIF-8/TiO2纳米复合材料光吸收扩展到可见光区;将其作为光阳极与304不锈钢耦合后,光照条件下阴极保护电位可降至-0.92 V,比TiO2纳米管阵列降低约180 mV,且在较长时间内可对304不锈钢表现出优异的光生阴极保护性能。

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超细层片结构Al-4%Cu合金的点蚀行为
辛叶春, 徐伟, 赵东杨, 张波
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 274-280.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.041
摘要   HTML   PDF (3725KB)

采用室温冷轧方法制备了具有超细层片结构的Al-4%Cu (质量分数) 合金,并利用SEM、TEM、显微硬度测试及动电位极化方法对比研究了晶界处元素偏聚及时效析出相对其点蚀行为的影响。结果表明,冷轧后Al-Cu合金平均层片间距159 nm,晶界处存在Cu的偏聚,其点蚀电位与粗晶样品相当。时效后,超细晶Al-Cu点蚀电位因晶界θ相的析出而降低。可见,Cu偏聚对Al-Cu合金的点蚀行为并无明显影响,但形成富Cu相后对点蚀行为影响显著。

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不同表面防护处理的6016铝合金/DC01碳钢电偶腐蚀行为研究
蔡建敏, 关蕾, 李雨
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 281-287.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.048
摘要   HTML   PDF (11397KB)

为探究车用钢铝电偶腐蚀的表面防护工艺效果,分别对车用6016铝合金和DC01碳钢进行钛锆转化和热镀锌处理,采用极化测试、电化学噪声技术和扫描电镜分析不同表面处理的电偶腐蚀速率及腐蚀形态。结果表明:未处理的6016铝合金与DC01碳钢之间存在显著的电偶腐蚀,铝合金作为阳极,偶接24 h就表现出全面腐蚀;仅对铝合金钛锆转化处理,铝合金仍作为阳极,其腐蚀形态以点蚀为主,电偶电流略微降低,防护效果不明显;仅对碳钢镀锌处理,发生极性反转,铝合金转变为阴极受到保护,但铝合金表面富铁夹杂诱发了点蚀坑的形成;对铝合金钛锆转化处理的同时对钢镀锌,电偶电流降低两个数量级,电偶腐蚀防护效果显著。

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新型奥氏体不锈钢高温NaCl腐蚀行为研究
伊璞, 侯利锋, 杜华云, 刘笑达, 贾建文, 李阳, 张威, 徐芳泓, 卫英慧
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 288-294.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.086
摘要   HTML   PDF (15216KB)

通过实验室模拟垃圾焚烧炉中水冷壁环境,研究了新型奥氏体不锈钢254SMo、904L和317L在750、850和950 ℃下NaCl盐中的热腐蚀行为,获得了腐蚀动力学曲线;利用SEM/EDS和XRD对3种材料腐蚀产物的形貌和组成进行了观察和分析,探讨了热腐蚀机理。结果表明:3种不锈钢在热腐蚀过程中都表现为失重,并且随着温度升高和时间延长失重增加,按耐蚀性排序为254SMo不锈钢>904L不锈钢>317L不锈钢;Mo的添加可以降低材料在氯盐中受到的侵蚀;在850和950 ℃下3种奥氏体不锈钢还发生了严重的晶间腐蚀。热腐蚀机理为“活性氧化”,生成的氯气会参与反应并持续循环。

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低合金钢与双相不锈钢异种金属焊接接头组织和性能的研究
丁奕, 王力伟, 刘德运, 王昕
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 295-300.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.047
摘要   HTML   PDF (10879KB)

采用2507超级双相不锈钢 (2507SDSS)、X80管线钢作为基材,使用熔化极气体保护焊 (MIG) 技术,制备了2507 SDSS/X80异种金属焊接接头。对异种金属焊接接头不同区域的微观组织结构进行表征,分析焊接接头的组织和性能。结果表明,在熔合界面与II型界面之间存在明显的Fe、Cr、Ni、Mo、Mn浓度梯度,稀释区具有最高的硬度。X80钢与焊缝金属构成电偶腐蚀,将加速低碳钢的腐蚀,是工业应用中的薄弱环节。

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AM60镁合金超疏水表面制备及防腐蚀性能的研究
代卫丽, 王景行, 罗帅, 杜宁, 刘凡, 胥立栋, 张俊, 宋月红, 刘彦峰
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 301-308.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.088
摘要   HTML   PDF (9884KB)

通过化学刻蚀,以硬脂酸为修饰剂,成功实现AM60镁合金表面的超疏水改性,并采用扫描电镜、接触角仪、电化学工作站等对处理前后的AM60镁合金表面的微观形貌、疏水性能和耐腐蚀性能进行分析。结果表明:AM60镁合金仅经盐酸刻蚀处理后,表现为超亲水性,再经硬脂酸浸泡后才达到疏水的效果;随着硬脂酸浸泡时间的增加,该合金的表面接触角呈现先增加后减小的趋势,在浸泡12 h时,接触角最大为150.18°,滚动角小于10°,此时合金表面具有超疏水性能;同时,相比于未处理的AM60镁合金而言,超疏水改性后样品的腐蚀电流密度降低了88.19%,腐蚀电压提高了19.72%,耐腐蚀性能得到明显改善;而且,超疏水改性还可提高合金对粉尘和水溶液的自清洁性能。

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掺杂pH敏感性智能纳米容器BTA@MSNs-SO3H-PDDA碳钢智能防腐涂层的制备及性能研究
文家新, 张欣, 刘云霞, 周永福, 刘克建
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 309-316.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.039
摘要   HTML   PDF (6947KB)

针对传统有机涂层在使用过程中易出现裂纹或缺陷,从而导致涂层保护提前失效的问题,在构筑富含缓蚀剂BTA的pH敏感性智能纳米容器BTA@MSNs-SO3H-PDDA的基础上,制备了一种掺杂BTA@MSNs-SO3H-PDDA的智能防腐涂层。通过扫描电镜、动态光散射粒度分析、X射线衍射分析、Fourier红外光谱、热重分析和紫外可见光谱对BTA@MSNs-SO3H-PDDA的结构和性能进行了表征。采用电化学阻抗谱和盐雾加速腐蚀实验对智能涂层进行了性能评价。结果表明:BTA@MSNs-SO3H-PDDA近似呈球形,平均粒径为718 nm,装载BTA的量约为13.37%,可灵敏地响应pH值变化而加速释放BTA分子。基于BTA@MSNs-SO3H-PDDA的智能涂层对碳钢腐蚀具有显著的智能防护性能。

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铝硅复合对Fe32Mn7Cr3Al2Si钢氧化改性层耐蚀性的影响
梁泰贺, 朱雪梅, 张振卫, 王新建, 张彦生
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 317-323.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.103
摘要   HTML   PDF (6494KB)

利用XRD、EPMA、阳极极化和电化学阻抗技术研究了铝硅复合合金化对Fe32Mn7Cr3Al2Si钢高温氧化诱发转变层的组织、成分及电化学腐蚀性能影响。在700和800 ℃空气中对Fe32Mn7Cr3Al2Si奥氏体钢进行循环氧化表面改性,形成的氧化层由内层Al2O3、中间层Mn2SiO4,外层Mn2O3组成。经800 ℃空气中循环氧化160 h后,在钢基体/氧化层界面形成了厚度约20 μm的贫Mn (11%)、富Cr (14%) 铁素体α相转变层。相比原始Fe32Mn7Cr3Al2Si钢,贫Mn富Cr的氧化改性层在1 mol/L Na2SO4溶液中的自腐蚀电位由-463 mV增至248 mV,维钝电流密度由2.8 μA/cm2降至0.4 μA/cm2,电荷转移电阻Rt由15.5 kΩ·cm2增至69.7 kΩ·cm2,铝硅复合加入可增加Fe32Mn7Cr3Al2Si钢氧化诱发贫Mn层中的Cr富集,显著提高钢的耐蚀性能。

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多壁碳纳米管含量对无铬锌铝涂层耐蚀性能的影响
李旭嘉, 惠红海, 赵君文, 巫国强, 戴光泽
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 324-330.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.054
摘要   HTML   PDF (20318KB)

针对无铬锌铝涂层耐蚀性不足的问题,通过超声波分散的方法制备了不同多壁碳纳米管 (MWCNTs) 含量的无铬锌铝涂层,研究了MWCNTs含量对无铬锌铝涂层宏观及微观形貌、成分、结合力及耐蚀性能的影响。结果表明:添加MWCNTs质量分数为0%~0.7%时,所有涂层外观均完整平滑,连续致密。MWCNTs含量为0.3%时,在涂层中分散良好,涂层结合力最佳,耐NaCl溶液腐蚀性能最好,且可以为基体提供良好的阴极保护作用,其自腐蚀电流密度仅为2.019×10-5 A/cm2,阻抗模量较未加MWCNTs的涂层大一个数量级。此外,对MWCNTs影响涂层耐蚀性的机理也进行了分析。

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尾矿库埋入式传感器不锈钢外壳腐蚀研究
王淇萱, 吕文生, 杨鹏, 诸利一, 廖文景, 朱远乐
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 331-337.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.061
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针对尾矿库埋入式监测仪器或传感器在不同的地下环境中腐蚀严重、经济损失大等问题,采用挂片浸泡、扫描电镜 (SEM)、失重法和电化学测试相结合的方法研究了传感器外壳材料 (以316L不锈钢为研究对象) 在酸性环境和盐卤环境中的腐蚀规律。结果表明,在pH1.5的酸性腐蚀环境中,不锈钢试样短期内钝化膜处于逐渐形成状态,耐蚀性越来越好;经过长期1 a浸泡腐蚀后,耐蚀性略微有所降低;在pH3的硫酸与卤水混合液和pH7.5盐卤水的腐蚀环境中,不锈钢试样短期内耐蚀性越来越好;经过长期浸泡腐蚀后,由于盐卤水中侵蚀性Cl-的存在加速了钝化膜的溶解和破坏,耐蚀性下降幅度明显增大。

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X60管线钢在模拟潮差区初期腐蚀行为研究
李平
中国腐蚀与防护学报. 2022, 42 (2): 338-344.   DOI: 10.11902/1005.4537.2021.150
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在模拟潮差实验槽内,通过腐蚀形貌观察、腐蚀产物分析,以及原位开路电位监测,研究了X60管线钢在不同监测位置随潮水涨落变化的腐蚀行为与规律。结果表明,管线钢在潮差区内不同位置的腐蚀行为各异,在中、低潮区的腐蚀速度要快于最高潮区及最低潮区的腐蚀速度;随着潮位的降低,开路电位不断降低;最高潮区阴极过程主要受氧还原控制,中、低潮区涨潮时阴极过程受锈还原控制,落潮时受氧还原控制。最低潮区的电位变化过程与潮水涨落无关。

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