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本文首次采用光电化学方法结合其他一些电化学方法(交流阻抗等)和表面分析方法(如EDS等)对电力应用模拟冷却水体系中铜镍(白铜B30、B10)、铜锌(黄铜)合金的腐蚀与防护机理进行了研究,对合金组分、体系中一些运行工况条件(如水质、温度、pH等)对合金耐蚀性的影响进行了探讨,并采用自组装技术(SAMs)将植酸(PA)和3-氨基-1,2,4-三氮唑(ATA)电力应用铜合金的防腐蚀进行了初步研究。
光电化学方法研究表明,铜镍和铜锌合金在硼砂-硼酸缓冲溶液中的表面膜显示p-型光响应,光响应来自电极表面的Cu2O层;白铜B30在不同Cl-,SO42-浓度的模拟水溶液中,电位正向扫描时呈现阳极光电流,电位负向扫描时随着离子浓度的增加,光响应由p-型向n-型转变,阳极光电流峰面积与阴极光电流峰面积之比增大,耐蚀性能降低;白铜B10电极表面膜呈p-型光响应,随着这些离子浓度的增加,耐蚀性降低,腐蚀越严重;但是黄铜的阻抗显增大的趋势,耐蚀性提高,当Cl-、SO42-和S2-浓度分别高于49.92mg/L、80.8mg/L、10mg/L时黄铜耐蚀性降低,腐蚀越严重。随着温度的升高,铜镍合金的耐蚀性能降低,温度为20℃~60℃之间,随着温度的升高,黄铜耐蚀性有所提高。在pH=7~9之间,白铜B30耐蚀性能随着pH的升高而提高,当pH>9时,其耐蚀性能随着pH的升高呈降低趋势;白铜B10电极在pH=7.0~11.0之间耐蚀性能随着pH的升高而增强;在pH=7.0~10.0之间,黄铜电极表面膜耐蚀性能随着pH的升高而增强,pH大于10.0,黄铜的耐蚀性降低,腐蚀严重。
本文同时研究PA和ATA两种环境友好型金属处理剂在铜合金表面制备了自组装单分子膜,用电化学方法研究SAMs对铜合金的缓蚀作用及其吸附行为.结果表明,PA和ATA分子易在铜合金表面形成稳定的SAMs,抑制了铜合金的阳极氧化过程,改变了电极表面双电层结构,使零电荷电位负移,固/液界面双电层电容明显降低,有良好的缓蚀效果。同时研究表明PA和ATA的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是典型的化学吸附。