模拟大气环境下不同影响因子对锌腐蚀的作用机制研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sam2009009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
锌是一种用途广泛的金属材料,其世界产量与消耗量均排第四位。大气腐蚀是锌常见的腐蚀形式。虽然关于锌的大气腐蚀行为与机理已有大量的研究,然而大气腐蚀是一个非常复杂的腐蚀过程,目前仍有很多腐蚀机理尚未研究清楚。热带海洋大气环境的典型特征是高温、高湿、高盐,该环境对金属具有很强的腐蚀性。前人研究表明,Zn5(OH)8Cl2·H2O是锌在海洋大气环境下形成的主要腐蚀产物,对锌基体具有一定的保护性,然而该腐蚀产物在锌腐蚀初期阶段的演化过程及其在腐蚀过程中的作用机理尚不明确,尚需进一步研究。NaCl与SO2是锌大气腐蚀的两个重要影响因子,虽然二者的协同作用己被证实,但二者不同沉积速率比对锌大气腐蚀行为的影响机制尚不清楚,有待进一步研究。我国西部地区盐湖大气环境中,MgCl2是影响金属腐蚀行为的主要影响因子,目前虽然已有一些关于锌在该大气环境下腐蚀行为的研究报道,并表明MgCl2对锌的腐蚀具有一定影响,但未针对MgCl2对锌大气腐蚀的影响机制进行深入探讨。电场是电子设备与电网设备环境下存在的主要影响因子,它对锌大气腐蚀的影响关系到电网设备的正常运行与维护,然而电场对锌大气腐蚀行为影响的研究却鲜有报道。因此,本论文以上述四点为研究目标,展开了深入、细致的研究。采用失重法、X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和电化学阻抗谱(EIS)等分析手段研究了锌在模拟热带海洋大气中的腐蚀行为。结果表明,锌的腐蚀动力学遵循金属的经典动力学规律D=Atn。NaCl沉积速率对锌腐蚀速率具有显著影响,两者之间的关系可用幂函数方程D= Bxc+D0进行描述。锌在该模拟环境下的主要腐蚀产物是Zn5(OH)8Cl2·H2O、Zn5(CO3)2(OH)6,Zn(OH)2和ZnO。对腐蚀产物层的结构以及其保护性进行探究时发现,锌的腐蚀产物层具有一定保护性且保护性主要来源于Zn5(OH)8Cl2·H2O,它主要通过抑制腐蚀过程中的电荷转移过程来降低锌的腐蚀速率。锌在该环境下的初期腐蚀形式为点蚀,且腐蚀特征具有一定的晶体学特性,优先在晶界处发生腐蚀,且腐蚀沿一些特殊晶面进行。采用失重法、XRD、FTIR和SEM-EDS等分析手段研究了NaCl与SO2的摩尔沉积速率比对锌大气腐蚀行为的影响。结果表明,NaCl与SO2摩尔沉积速率比显著影响锌的腐蚀速率,不同摩尔沉积速率比条件下锌的腐蚀失厚排序为:SO2<1:3<3:1<NaCl<1:1。NaCl与SO2对锌大气腐蚀具有协同作用,且与两者摩尔沉积速率比密切相关:沉积速率比不相等(3:1和1:3)时,两者对锌大气腐蚀具有协同减速作用;然而当沉积速率比相等(1:1)时,两者对锌大气腐蚀具有协同加速作用。锌的腐蚀产物组成随着NaCl与SO2摩尔沉积速率比的改变而变化:在NaCl与SO2同时存在条件下NaZn4SO4(OH)6Cl·6H2O会形成;在NaCl沉积速率大于SO2条件下Zn5(OH)8Cl2·H2O会形成;在NaCl沉积速率小于SO2条件下Zn4SO4·H2O和Na2Zn(SO4)·4H2O等可溶性腐蚀产物会形成。此外,锌的腐蚀形态同样与NaCl与SO2的摩尔沉积速率比相关:沉积速率不相等(NaCl、3:1、1:3、SO2)时,锌的腐蚀形态为麻点腐蚀;而当沉积速率相等(1:1)时,锌的腐蚀形态为斑状腐蚀。采用失重、XRD、SEM-EDS等分析手段研究了干湿交替环境下MgCl2对锌大气腐蚀行为的影响机制。结果表明,在干湿交替环境下MgCl2能显著抑制锌的腐蚀过程。沉积NaCl条件下锌表面生成的腐蚀产物为Zn5(OH)8Cl2·H2O、Zl4CO3(OH)6·H2O和Zn(OH)2;而沉积MgCl2条件下锌表面生成的腐蚀产物仅为Zn5(OH)8Cl2·H2O。MgCl2抑制锌腐蚀过程的机制为:MgCl2能降低锌大气腐蚀时表面液膜的pH,从而促进具有更好保护性的腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2·H2O在锌表面均匀的形成。采用重量法、XRD、FTIR、离子色谱(IC)和SEM-EDS等分析手段研究了沉积NaCl条件下外加直流电场对锌大气腐蚀行为的影响。结果表明,外加直流电场的方向对锌的大气腐蚀行为具有显著影响。当外加直流电场方向垂直于锌表面向下时,锌的腐蚀过程受到轻微地促进,但腐蚀形态更趋向于均匀腐蚀;腐蚀产物主要为Zn5(OH)8Cl2·H2O、Zn4CO3(OH)6 H2O、Zn(OH)2和NaZn(OH)3;表面有腐蚀产物凸起生成,凸起内部点蚀坑处为含Cl腐蚀产物,且凸起之间由贫Cl腐蚀产物连接。然而,当外加直流电场方向垂直锌表面向上时,虽然锌的腐蚀过程受到明显抑制,但其局部腐蚀程度显著加强,腐蚀形态更趋向于点蚀;腐蚀产物仅为Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn4CO3(OH)6·H2O;表面有腐蚀产物凸起形成,但凸起是相互独立的,无连接腐蚀产物,且含Cl腐蚀产物均匀分布在凸起中。不同方向的外加直流电场对锌腐蚀速率以及腐蚀形态的影响值得进一步关注!
其他文献
<正>时光转眼十年,十年来的许多事值得回忆和铭记。让我感到印象颇深、近来脉络愈加清晰的,是关于中国之声的三次标准化经历。初创时代的探索模板一曲动听的《梅花三弄》响起
针对目前以电子技术为基础,以互联网为平台,以视觉艺术为表达手段的电子商务营销发展趋势,具体阐述了电子商务网络营销与以视觉艺术为特点的网络广告的关联性,电子商务网络营
律师这个职业群体在社会深度变革中扮演着日益重要的角色,是法治进程的推动者和法治理念的传播者。在李庄"漏罪"案两个多月的诉讼过程中,一批职业律师以微博、博客为平台,突
财经报道的难点在于通俗易懂地解读那些令人头痛的枯燥数字。本文从展示数据的形象、揭示数据的活力、表达数据的真实性,以及解读数据的原则等多个方面进行论述,旨在探索如何
<正>纵观国内电商企业,B2B式微、B2C、C2C飞速发展,多元产品线、垂直销售、企业直推、近场物流等商业模式的兴起,以及团购业从集体闪亮登场到现在的集体倒下:企业裁员、服务
美国十九世纪著名浪漫主义小说家纳撒尼尔·霍桑(Nathaniel Hawthorne,1804-1864)在世界文学史上拥有举足轻重的地位。他生前出版的最后一部长篇罗曼司《玉石雕像》以充满异
<正>餐饮O 2O,必须是以"餐饮业"为基础的"O2O",绝不可做成"O2O"基础的"餐饮业"。这点等同于电子商务,必须以"商务"为基础,"电子"只是方式方法。餐饮业O2O的好处O2O可以增强用
食品是人类生存最基本的物质需求,在解决温饱问题之后,人们开始越来越关注食品的安全问题,而最近几年,我国食品安全事件频发,消费者对于安全、健康、更高品质的食品的需求越
设计能改变一个企业的品牌识别形象,商业模式可以支撑企业的品牌运营成果,设计与商业模式的融合一起构成了我们企业市场化运营的系统,随着市场多元化程度的提高,消费背景与政
供销社架起致富桥药材乡奔上小康路崔菊,建勇万荣县西村乡地处山西省西南部秸王山麓,位于半山腰,境内水源奇缺,地下无矿产,地上缺树少林,历史上以农作物小麦、杂粮为主,靠天吃饭,旱涝