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低合金钢及其新型涂层的早期腐蚀防护研究

赵炯  
【摘要】:低合金钢是海洋环境中应用最广泛的结构材料之一,其腐蚀防护问题备受关注。目前国内外对低合金钢腐蚀的研究主要从腐蚀产物、电化学行为、合金元素对腐蚀的影响、腐蚀数据的模型分析等方面入手,然而这些研究主要侧重整体的腐蚀和腐蚀的中后期行为,很大程度忽视了腐蚀前期的局部信息。 针对以上情况,本论文主要开展了如下工作: 1.利用电化学阻抗谱和极化曲线等常规电化学手段,从宏观角度研究氯离子浓度和浸泡时间等对低合金钢在模拟海水中发生腐蚀的影响。结果显示低合金钢的腐蚀速率随着氯离子浓度增高而增大,其腐蚀速率的改变是通过同时改变阴极和阳极反应速率实现的。低合金钢的腐蚀速度随浸泡时间呈先减小,随后增大,最后趋于稳定的趋势。 2.利用原位扫描微探针技术,并结合扫描电镜和能谱分析技术,从微观角度研究低合金钢在氯化钠介质中的早期腐蚀行为及其腐蚀机理。结果表明低合金钢的早期腐蚀与硫化锰杂质关系密切,腐蚀优先在此发生。利用扫描电化学显微镜从微观角度进一步研究了氯离子对低合金钢腐蚀的影响,结果表明氯离子加速了低合金钢局部阴极和阳极反应,从而加快了低合金钢的早期腐蚀。基于上述研究,推断了低合金钢的早期腐蚀机理。 3.利用原位电化学噪声技术结合小波分析研究了低合金钢发生早期腐蚀时,腐蚀介质及其浓度与具有时-频分辨功能的小波系数之间的关系。结果表明,大时间尺度的小波系数d8与低合金钢表面腐蚀点的生长有关;较大时间尺度的小波系数d6和d7与低合金钢表面钝化膜的形成有关;小波系数组合(d5、d6、d7)与低合金钢表面铁元素的溶解相关联。 4.采用复相反应的方法制备了含氟有机硅改性的埃洛石,使其具有超疏水性能。利用各表征技术对其结构和性质进行测试分析。将改性埃洛石在低合金表面制成涂层,研究其腐蚀行为。结果表明,该涂层明显提高了低合金钢的耐腐蚀性能。此外,本论文还利用了原位电位监测法研究了涂层在模拟海水中的耐久性能,并探讨了新型涂层的失效机理。


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