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ISSN 1005-4537
CN 21-1474/TG
创刊于 1981 年 (双月刊)
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  2021年, 第41卷, 第1期 刊出日期:2021-02-17 上一期    下一期
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综合评述
海洋环境硫酸盐还原菌对金属材料腐蚀机理的研究进展
董续成, 管方, 徐利婷, 段继周, 侯保荣
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 1-12.   DOI: 10.11902/1005.4537.2019.241
摘要   HTML   PDF (3464KB)

硫酸盐还原菌 (SRB) 是一类广泛存在于自然环境中可以利用硫酸盐类物质作为呼吸代谢电子受体的厌氧类微生物,是造成金属腐蚀破坏和设备故障的主要原因之一,已经成为一个重要的研究课题。由于微生物活动的复杂性,生物膜内SRB与金属表面的相互作用缺乏深入的研究,其诱导腐蚀机理和腐蚀过程尚不清楚,难以进行有效的腐蚀预测。基于此,本文从SRB生物膜的呼吸代谢角度介绍了其诱导金属腐蚀的研究进展。介绍了SRB的生态特征和厌氧呼吸过程,重点综述了SRB腐蚀机理,包括阴极去极化、代谢产物腐蚀、浓差电池作用和胞外电子传递等理论,最后简要介绍了微生物腐蚀 (MIC) 研究的方法与技术手段。

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铝合金霉菌腐蚀研究进展
张雨轩, 陈翠颖, 刘宏伟, 李伟华
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 13-21.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.034
摘要   HTML   PDF (5589KB)

结合近年来铝合金霉菌腐蚀机制与防护领域研究成果,介绍了代表性霉菌的种类及影响霉菌活性的主要因素,重点总结和讨论了铝合金霉菌腐蚀机制,主要包括酸蚀机制、浓差电池机制、以及其他可能存在直接电子传递机制和霉菌铝合金直接界面作用机制。霉菌通过新陈代谢可以产生大量的有机酸,能够显著地降低介质和生物膜内的pH,从而导致酸蚀引发局部腐蚀。霉菌在铝合金表面形成的生物膜是诱发氧浓差电池产生的原因之一,铝合金霉菌腐蚀过程中潜在的直接电子传递及铝合金和霉菌的直接界面作用也是导致铝合金局部腐蚀的重要原因之一。最后介绍了目前常用的铝合金霉菌腐蚀控制方法,展望了未来铝合金霉菌腐蚀的研究重点,为铝合金霉菌腐蚀研究提供参考。

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镁合金表面冷喷涂技术研究进展
郑黎, 王美婷, 于宝义
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 22-28.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.138
摘要   HTML   PDF (5757KB)

归纳和总结了国内外镁合金冷喷涂技术最新研究进展,介绍了镁合金冷喷涂Al-Zn、纯Al、Al基复合涂层、Al基非晶涂层、Zn基合金、Ni、不锈钢涂层等的耐腐蚀性。讨论了工艺参数 (如压力、温度) 以及喷涂材料的选择,涂层对镁合金防腐蚀性能的影响,展望了未来镁合金在汽车、航空航天轻量化方面的发展。

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研究报告
热震对包覆ZrB2-SiC-La2O3/SiC涂层渗硅石墨力学性能的影响
任岩, 钱余海, 张鑫涛, 徐敬军, 左君, 李美栓
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 29-35.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.046
摘要   HTML   PDF (18347KB)

采用涂刷法和包埋法在渗硅石墨基体表面制备了双层结构的ZrB2-SiC-La2O3/SiC防护涂层,与表面无包覆涂层的渗硅石墨作对比,采用三点弯曲实验方法研究了热震对其力学性能的影响。结果表明,1500 ℃到室温之间循环热震10次后,表面无包覆涂层的样品单位面积氧化失重为52.1 mg/cm2,弯曲强度保持率仅为52.0%;而包覆涂层样品单位面积氧化增重为5.6 mg/cm2,弯曲强度保持率达78.5%,包覆ZrB2-SiC-La2O3/SiC涂层的样品热震后能保持良好的力学性能。在热震过程中ZrB2-SiC-La2O3/SiC涂层氧化生成的氧化层可有效地保护石墨基体不被氧化,避免了样品内部各种缺陷的产生,从而提高了其弯曲强度。

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海洋环境中芽孢杆菌对聚氨酯清漆涂层分解的影响
刘洋, 吴进怡, 闫小宇, 柴柯
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 36-42.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.087
摘要   HTML   PDF (3347KB)

采用电化学技术、扫描电镜和红外光谱等多种方法研究了海洋环境中芽孢杆菌对聚氨酯清漆涂层分解作用以及对腐蚀行为的影响。结果表明,在浸泡时间为1 h时,芽孢杆菌并没有对聚氨酯清漆涂层产生明显的降解作用。随着浸泡时间的延长,在含有芽孢杆菌的海水中的涂层耐蚀性明显小于在无菌海水中涂层的耐蚀性,表明芽孢杆菌能导致涂层的降解。浸泡初期,在无菌海水和芽孢杆菌海水中,涂层电阻值约为108 Ω·cm2。经无菌海水浸泡13 d后,涂层电阻值下降为5.22×106 Ω·cm2,浸泡第35 d时,涂层电阻值变为5.46×106 Ω·cm2。而经芽孢杆菌海水浸泡样品的涂层电阻值在浸泡13和35 d后分别为2.16×106和7.96×105 Ω·cm2。芽孢杆菌海水浸泡涂层电阻值的减小量明显大于无菌海水浸泡涂层电阻值的减小量。扫描电镜的结果显示,在浸泡35 d后,在芽孢杆菌海水溶液中浸泡的涂层出现大量孔洞和粉化痕迹。由红外光谱结果可以观察到,浸泡在芽孢杆菌海水的N—H键和C—O键吸收峰比无菌海水中浸泡涂层低,说明芽孢杆菌可分解涂层。

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硫酸盐还原菌作用下2205双相不锈钢在3.5%NaCl溶液中应力腐蚀开裂行为研究
王欣彤, 陈旭, 韩镇泽, 李承媛, 王岐山
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 43-50.   DOI: 10.11902/1005.4537.2019.268
摘要   HTML   PDF (8756KB)

采用动电位极化技术、慢应变速率拉伸实验 (SSRT) 以及扫描电子显微镜 (SEM) 等方法研究了硫酸盐还原菌 (SRB) 新陈代谢对2205双相不锈钢 (DSS) 在3.5% (质量分数) NaCl溶液中的应力腐蚀开裂 (SCC) 行为的影响。结果表明,与无菌溶液中相比,SRB的存在促进了2205DSS的阳极溶解过程,诱发了点蚀,为SCC萌生提供了裂纹源。2205DSS的SCC敏感性与SRB活性浓度呈正相关,在稳定生长期SRB活性浓度最大,此时2205DSS的SCC敏感性最大。2205DSS在含SRB的3.5%NaCl溶液中发生的SCC机理为阳极溶解和氢脆混合控制机制。SRB作用下,2205DSS中铁素体相表现为穿晶解理特征,奥氏体相表现为韧性撕裂的特征,铁素体相具有更高的SCC敏感性。

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pH对14Cr12Ni3WMoV不锈钢在含氯溶液中腐蚀行为的影响
冉斗, 孟惠民, 刘星, 李全德, 巩秀芳, 倪荣, 姜英, 龚显龙, 戴君, 隆彬
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 51-59.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.175
摘要   HTML   PDF (4871KB)

通过开路电位、动电位极化、电化学阻抗谱、X射线光电子能谱 (XPS)、扫描电镜 (SEM) 等分析手段研究了酸性含氯溶液pH的变化对汽轮机末级叶片用钢14Cr12Ni3WMoV电化学腐蚀行为的影响。结果表明:随着酸性含氯溶液pH的减小,材料表面阻抗减小,腐蚀速率和点蚀敏感性均增大;点蚀发生时,pH的减小会导致蚀坑沿纵向的发展减缓,而在无明显均匀腐蚀时其沿径向的发展加快;当溶液pH5时,不锈钢钝化膜主要由Fe和Cr相应的氧化物和氢氧化物组成,pH2时,钝化膜主要由Cr的氢氧化物、氧化物和高价态Mo6+的相应化合物组成,含氯溶液pH的减小,会显著加速不锈钢钝化膜中Fe的溶解,从而钝化膜的稳定性降低,材料的耐蚀性下降。

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硫脲基咪唑啉季铵盐缓蚀剂对X80管线钢腐蚀的影响
白云龙, 沈国良, 覃清钰, 韦博鑫, 于长坤, 许进, 孙成
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 60-70.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.015
摘要   HTML   PDF (22175KB)

考察硫脲基咪唑啉季铵盐 (IM-S1) 缓蚀剂对X80管线钢在3种不同pH的模拟油田水溶液中的缓蚀性能。采用电化学极化曲线、电化学阻抗分析、SVET、表面形貌分析等方法,研究缓蚀剂在不同pH、不同温度的模拟油田水溶液对X80管线钢的缓蚀性能。极化曲线测试显示,pH7.2环境中的腐蚀电流密度最小,其次是pH10.5,在pH3.5环境中的腐蚀电流密度最大;并随温度升高,腐蚀电流密度均有所升高。电化学阻抗的测试表明,在pH7.2模拟溶液条件下,所显示的容抗弧直径最大,且拟合结果中Rct明显高于其他两种测试条件。SVET分析显示,在pH7.2的测试条件下,管线钢表面吸附成膜性要优于其他两种测试条件;且离子电流密度随时间呈下降趋势,说明缓蚀剂粒子更适宜在此pH值条件下吸附成膜。根据SEM分析,可以明显看出,IM-S1缓蚀剂在中性条件的缓蚀效果要优于pH3.5和pH10.5条件的缓蚀作用效果。IM-S1缓蚀剂更适宜在中性条件下使用,并且在中低温 (40~60 ℃) 条件下具有良好的缓蚀效果。该类缓蚀剂在中性溶液条件的吸附成膜性要优于酸性和碱性条件的成膜性,并且吸附成膜降低离子电流密度,从而有效降低腐蚀反应速率。

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TC4表面沉积Nb涂层在模拟体液环境下的电化学性能研究
史昆玉, 吴伟进, 张毅, 万毅, 于传浩
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 71-79.   DOI: 10.11902/1005.4537.2019.270
摘要   HTML   PDF (4791KB)

利用双阴极等离子溅射技术在Ti-6Al-4V (TC4) 合金表面沉积Nb涂层,采用XRD、XPS和SEM研究涂层的组成及横截面形貌,并采用电化学工作站对涂层与基体的电化学性能及其钝化膜半导体特性进行研究。电化学测试均在模拟人体体液环境的Ringer's溶液中37 ℃下进行。结果表明,Nb涂层厚度约为18 μm,无孔洞、裂纹等缺陷,在 (200) 晶面呈现择优取向。涂层表面钝化膜成分主要为Nb2O5。相比TC4基体,涂层具有更高的开路电位EOCP、腐蚀电位Ecorr和更低的腐蚀电流密度Icorr;涂层与基体合金试样均表现出单一容抗弧,但涂层具有更高的阻抗和较低的有效电容值;两种试样的钝化膜均表现出n型半导体特性,在不同的成膜电位Ef下,Nb涂层的钝化膜具有更低的平带电位Efb,施主密度Nd和扩散系数D0

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MgCl2-NaCl-KCl熔盐体系中金属Mg对316H不锈钢的缓蚀性能研究
左勇, 曹明鹏, 申淼, 杨新梅
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 80-86.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.012
摘要   HTML   PDF (2318KB)

通过电化学方法结合浸泡腐蚀测试考察了金属Mg对MgCl2-NaCl-KCl (MNKC) 熔盐的净化和腐蚀抑制作用。结果表明,金属Mg的加入量在500 μg·g-1以上时,316H不锈钢在600 ℃ MNKC熔盐中的腐蚀电位Ecorr<-0.80 V vs NiCl2/Ni,腐蚀电流密度Icorr<25 μA/cm2,线性极化电阻Rp>800 Ω·cm2,熔盐对316H不锈钢的腐蚀得到显著抑制。并对金属Mg对MNKC熔盐的净化和腐蚀抑制机理进行了探讨。

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水下摩擦螺柱焊接头在饱和CO2中的电化学性能
戴婷, 顾艳红, 高辉, 刘凯龙, 谢小辉, 焦向东
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 87-95.   DOI: 10.11902/1005.4537.2019.237
摘要   HTML   PDF (29865KB)

以X65钢为焊接基板,16Mn钢为螺柱,利用摩擦螺柱焊 (FSW) 技术获得水下FSW 接头,研究了接头和X65钢在通入饱和CO2的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。利用光学显微镜观察试样的宏观和微观金相,利用SEM观测FSW接头腐蚀8 h后的腐蚀形貌,并结合XRD和EDS分析接头腐蚀产物的成分和元素。结果表明:FSW接头整体的开路电位更正、阻抗更大、腐蚀电流密度更小,说明FSW接头的耐腐蚀性整体比X65管线钢要好;FSW接头各个区域中,焊缝区和塞棒区腐蚀较轻,而上热影响区、下热影响区和母材区腐蚀较严重;FSW接头试样在饱和CO2的NaCl溶液中的腐蚀产物为Fe2O3

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盐溶液刻蚀-氟化处理制备X65管线钢镀镍超双疏表面及其耐蚀性研究
黄鹏, 高荣杰, 刘文斌, 尹续保
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 96-100.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.008
摘要   HTML   PDF (8439KB)

通过盐溶液对X65管线钢镀镍表面进行化学刻蚀,然后经过全氟辛基三氯硅烷修饰,成功地在基底上制备出了超疏水疏油性能的表面,并通过电化学测试研究了双疏表面的耐腐蚀性能。结果表明:含钴镍离子的溶液80 ℃恒温刻蚀6 h后,再经过全氟辛基三氯硅烷修饰2 h,得到了与去离子水、乙二醇的接触角分别为160°和152°的超双疏表面。相较于镀镍试样表面,极化曲线表明超双疏表面的腐蚀速率明显降低,电化学阻抗测试图谱表明超双疏表面的耐蚀性得到了提高。

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2A12铝合金锆基转化膜的制备及性能研究
于宏飞, 邵博, 张悦, 杨延格
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 101-109.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.216
摘要   HTML   PDF (17317KB)

在2A12铝合金基体上制备了无铬锆基转化膜,对锆基转化膜的耐腐蚀性能、前处理及成膜过程中的显微形貌演变和膜层成分进行了表征,重点探究了第二相对成膜过程的影响。结果表明,基体表面第二相对锆基转化膜成膜的影响主要体现在三方面:第一,碱洗和酸洗前处理后,合金表面第二相和大量蚀坑的存在造成基体表面凹凸不平;第二,成膜过程中,第二相的存在不利于转化膜颗粒的均匀形核和长大;第三,成膜完成后,第二相被腐蚀破坏,严重影响膜层的致密性和均匀性。

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Q235钢/导电混凝土在3种典型土壤环境中腐蚀的灰色关联度分析
唐荣茂, 朱亦晨, 刘光明, 刘永强, 刘欣, 裴锋
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 110-116.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.039
摘要   HTML   PDF (2085KB)

采用动电位扫描和电化学阻抗谱 (EIS) 技术,研究了Q235钢/导电混凝土在盐碱土、黄棕壤、红壤中的腐蚀行为,分析了土壤环境因素对腐蚀过程的影响规律,并基于灰色关联度理论计算了土壤中各离子对导电混凝土中Q235钢腐蚀过程的影响权重。结果表明,加速腐蚀45 d后,Q235钢/导电混凝土表面出现孔洞、边缘出现细微裂纹。Q235钢/导电混凝土在3种典型土壤环境中腐蚀速率按土壤类型由小到大排序为:盐碱土<黄棕壤<红壤。灰色关联度计算结果表明,Q235钢/导电混凝土在土壤中腐蚀时,土壤中各离子影响权重排序为:pH>[SO42-]>[Ca2+]>[Cl-]>[HCO3-]>[Mg2+]>[Fe3+]。随着土壤环境pH的降低,导电混凝土劣化程度增大,腐蚀速率上升。土壤中的H+、SO42-会直接与导电混凝土组分发生反应,导致混凝土劣化,其影响权重最大。而Ca2+需通过扩散的方式进入导电混凝土孔隙液,以析出相应的氧化物或者碳酸盐沉积的方式提供物理防护作用,其影响权重略低。其中,由于Cl-对Q235钢腐蚀的促进过程受到混凝土层及双电层隔绝作用的抑制,其影响权重较低。

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镁合金表面超声滚压预处理对微弧氧化膜耐蚀性能的影响
魏征, 马保吉, 李龙, 刘潇枫, 李慧
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 117-124.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.035
摘要   HTML   PDF (12818KB)

镁合金基体首先进行超声滚压预处理后再进行微弧氧化镀膜,结合OM、SEM、EDS、XRD与电化学工作站 (模拟体液PBS) 对有无超声滚压处理的微弧氧化膜层性能进行测试分析,研究超声滚压处理对镁合金微弧氧化膜层性能的影响。结果表明:超声滚压处理后镁基体表面粗糙度降低、晶粒细化且硬度提升;与镁合金直接微弧氧化的膜层相比,超声滚压预处理之后再进行微弧氧化,膜层中的Si、P、Ca含量比例增大,膜层表面更为致密、光滑,大孔数量明显降低,表面孔隙率由31.7%降低至19.1%;从电化学测试结果看出,与直接微弧氧化的膜层相比超声滚压预处理后膜层的自腐蚀电位高出107 mV,腐蚀电流密度低了一个数量级,并且阻抗性能更优,镁合金超声滚压预处理可有效提升微弧氧化膜层在PBS溶液中的耐蚀性。

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质子交换膜燃料电池中TA1双极板的表面改性研究
韩月桐, 张鹏超, 史杰夫, 李婷, 孙俊才
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 125-130.   DOI: 10.11902/1005.4537.2020.009
摘要   HTML   PDF (1300KB)

针对TA1金属双极板,采用双辉光等离子方法制备出表面Zr改性层 (Zr-TA1),研究了改性层的微观结构和性能。结果表明,Zr改性层厚度约为3 μm且表面平整致密。在模拟PEMFC阴/阳极环境下,Zr-TA1的自腐蚀电位明显升高,腐蚀电流密度降低了1~2个数量级。Zr改性层提高了TA1的疏水性能,其接触角由TA1双极板的71o提高到Zr-TA1的94o。经改性的双极板在140 N·cm-2的装配压力下,接触电阻由117.3 mΩ·cm2降低到了15.5 mΩ·cm2,极大地提高了样品的表面导电性能。

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淀粉接枝共聚物对Zn的缓蚀性能
王亚婷, 王棵旭, 高鹏翔, 刘冉, 赵地顺, 翟建华, 屈冠伟
中国腐蚀与防护学报. 2021, 41 (1): 131-138.   DOI: 10.11902/1005.4537.2019.236
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以过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,将丙烯酰胺单体接枝到淀粉上制备了淀粉接枝共聚物 (St-g-PAM),可作为一种新型“绿色”缓蚀剂。通过失重实验和电化学测试研究了St-g-PAM对1.0 mol/L HCl溶液中Zn的缓蚀效果。结果表明,St-g-PAM在HCl溶液中对Zn具有较好的缓蚀性,是一种混合抑制型缓蚀剂。缓蚀率随St-g-PAM质量浓度的增加而增大;但当浓度超过50 mg/L时,缓蚀率增加变缓慢。在20~50 ℃下,St-g-PAM在Zn表面的吸附过程与Langmuir吸附模型一致。动电位极化曲线和电化学阻抗测试结果表明,St-g-PAM在HCl溶液中对Zn有较好的缓蚀作用,表现为St-g-PAM存在条件下,Zn腐蚀电流密度减小,电荷转移电阻增大。

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