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国家自然基金-重点国际(地区)合作研究项目成果简介

责编: | 发布日期:2017-12-29| 阅读次数:24

国家自然基金-重点国际(地区)合作研究项目成果简介

 

项目名称:缓蚀剂在金属局部腐蚀萌生与发展过程中的作用机制研究

项目编号:51210001

人:左禹 北京化工大学

起止日期:2013.1.1—2017.12.31

本项目主要研究缓蚀剂作用下金属表面的局部腐蚀特别是小孔腐蚀的萌生与发展机制,重点拟搞清缓蚀剂组分对腐蚀小孔形核与发展过程的影响、缓蚀剂分子吸附反应与金属表面钝化的相互作用、缓蚀膜的形成过程与机制以及稀土有机缓蚀剂对局部腐蚀的作用等科学问题。研究结果将大大增强关于不同缓蚀组分对金属局部腐蚀的作用及其机制的认识与理解,为发展利用缓蚀剂控制金属局部腐蚀的方法进一步提供了科学基础。主要成果如下:

1.首次阐明了亚稳态孔蚀电位Em的意义,澄清了亚稳态孔蚀电位和孔蚀电位的本质关系,即二者都与材料钝性密切相关,为根据亚稳态孔蚀参数评价金属孔蚀倾向和预测孔蚀敏感性提供了理论基础。

2.观察到Q235碳钢在CO2 + NaNO2溶液中阳极极化条件下表面发生了晶间腐蚀现象,晶间腐蚀是CO2NaNO2共同作用的结果,NO2-促进了晶粒表面的钝化,CO2诱导了晶界的溶解;发现碳钢表面的晶间腐蚀主要发生在活化-钝化过渡区,随着外加阳极电位的正移,溶解的晶界深度逐渐增大;碳钢晶间腐蚀与SiMn两种元素的晶界成分偏析密切相关。

3.观察到在碳酸氢钠+氯化钠溶液中应变导致碳钢孔蚀电位升高的现象,其原因是应变作用导致铁表面更容易发生活性溶解,从而促进了HCO3- 的优先吸附并反应形成Fe(HCO3)ad等产物,而抑制了氯离子的吸附和破坏钝化膜的作用,使得孔蚀电位Eb升高;随着溶液中Cl-浓度升高,即HCO3- /Cl-比值降低,HCO3-Cl-竞争吸附的作用也逐渐降低直至消失。

4.通过对多个缓蚀体系的研究,初步归纳总结了缓蚀剂组分与金属钝化及局部腐蚀过程的几点作用规律:

缓蚀剂组分促进钝化的作用与活性元素促进腐蚀的作用相互影响,会产生不同的结果,例如:NaCl溶液中加入CeCl3SDBS(十二烷基苯磺酸钠),铝合金经历活化-钝化-去钝化的过程,CeCl3SDBS 复配能有效抑制均匀腐蚀,但不能完全抑制由于富Cu夹杂相促进的小孔腐蚀;硫脲基咪唑啉低于临界量时,浸泡初期可促进X70钢的阳极溶解过程。

缓蚀剂组分可以与钝化膜或腐蚀产物交互作用形成复杂的多层保护膜,例如:硫脲基咪唑啉/ NaNO2+ NaCl溶液/X70钢;LaCl+SDBS/NaCl溶液/2024铝合金;CLS(木质素磺酸钙)/混凝土孔隙液/碳钢等体系。

缓蚀剂的吸附形式影响腐蚀过程:优先吸附的硫脲单体促进小孔在碳钢表面的夹杂物处萌生;CLS分子在局部腐蚀区域可以发生特性吸附,有利于抑制腐蚀区域扩展。

此外,项目执行期间,共培养研究生18名,其中博士3名,硕士15名,已毕业博士2人,硕士15人。在国内外学术期刊上发表学术论文33篇,其中SCI收录论文20篇。在各种国内外专业学术会议上发表学术报告22篇,其中包括全国性学术会议大会邀请报告3篇,国际会议分组邀请报告2篇。此外,北京化工大学与合作单位澳大利亚迪肯大学举办了多次双边学术交流会议。