紫铜在人工海水中的冲刷腐蚀行为研究

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本文利用电化学阻抗谱(EIS)、电化学噪声(EN)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法和实验室自制的喷射式冲刷腐蚀模拟装置,分别研究了紫铜在人工海水中不同冲刷速度(0m/s、3m/s、6m/s和7m/s)和不同冲刷角度(0°、30°、45°、60°和90°)下的冲刷腐蚀行为、成膜浸泡的腐蚀行为及成膜后的冲刷腐蚀行为。通过研究不同冲刷参数对紫铜冲刷腐蚀的影响,发现不同流速下的阻抗模值都小于紫铜静态浸泡的阻抗模值;一定冲刷角下噪声电阻倒数(Rn-1)随着流速的增大逐渐增大,说明紫铜的电化学腐蚀速率随着流速的增大而增大;当流速为3m/s和6m/s时,Rn-1和噪声功率密度谱(PSD)白噪声水平随着冲刷角的增大而逐渐增大,充分说明紫铜的电化学腐蚀速率随着冲刷角度的增大而增大,同时对电化学噪声数据和试样冲刷腐蚀后的形貌分析发现随着冲刷角的增大,紫铜表面由局部腐蚀逐渐倾向于均匀腐蚀;然而,当流速为7m/s时,Rn-1和PSD随着冲刷角的增大逐渐降低,说明随着冲刷角度的增大,紫铜的电化学腐蚀速率降低,同样随着冲刷角的增大,紫铜表面由局部腐蚀逐渐倾向于均匀腐蚀;当流速和冲刷角度一定时,Rn-1随着时间的延长逐渐增大,说明紫铜的电化学腐蚀速率随着冲刷时间的延长而增大。综合流速、冲刷角和Rn-1的三维关系图随冲刷时间的变化,可以看出在低流速低冲刷角的条件下,紫铜的表面腐蚀产物膜容易逐渐生成,电化学腐蚀速度逐渐下降,低流速高冲刷角和低流速高冲刷角的条件下,膜的生长极为困难。随着紫铜在人工海水中浸泡时间的延长,紫铜的阻抗模值(|Z|)逐渐增大然后有所降低并保持在一定范围内波动。电位噪声和电流噪声同向和异向变化交替进行,表明紫铜表面进行着的钝化膜的破裂/修复(即亚稳态蚀点的生长与消失)过程;Rn-1随浸泡时间逐渐下降后稳定在一定的范围内,表面铜的含量逐渐降低,氧的含量先增加后降低,浸泡500小时的时候,表面的其它元素也逐渐增加,进一步表明紫铜表面的钝化膜存在一个破裂/修复最终达到致密膜形成的过程。之后,对这种表面腐蚀产物膜在不同流速条件下进行冲刷,尽管SEM观察到其在流动海水中冲刷后表面膜层均有一定的破裂,但电化学测试数据表明其对基体可以起到一定的保护作用。
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