不同浓度比的硫酸根和氯离子溶液中钝化膜的半导体特性转变机制研究

800合金作为核电站蒸汽发生器的一种关键材料,服役环境下其表面钝化膜的特性一直是人们研究的热点. 本文用Mott-Schottky方法研究了800合金在不同硫酸根离子和氯离子浓度比的溶液中钝化膜的半导体特性,并结合电化学阻抗谱（EIS）、扫描电镜（SEM）、扫描电化学显微镜（SECM）研究了钝化膜的耐蚀性和表面活性. Mott-Schottky结果表明,800合金表面钝化膜的半导体特性与溶液中硫酸根、氯离子的浓度比有关,随硫酸根与氯离子浓度比的降低,半导体特性发生转变. 当硫酸根与氯离子的浓度比较高时,钝化膜为p型半导体;而当硫酸根与氯离子的浓度比较低时,钝化膜为n型半导体. EIS、SECM、SEM结果表明,随浓度比的降低钝化膜由过钝化溶解转为明显的点蚀特征,钝化膜表面活性增加. 钝化膜特性的改变与其半导体类型的转变密切相关,而半导体特性的转变由氯离子、硫酸根离子在800合金钝化膜表面的竞争吸附所致,其在表面的竞争吸附直接影响钝化膜表面发生的化学反应,改变电极/溶液界面电势差,使钝化膜中的空位类型改变,最终决定半导体类型.     

不同浓度比的硫酸根和氯离子溶液中钝化膜的半导体特性转变机制研究

800合金作为核电站蒸汽发生器的一种关键材料,服役环境下其表面钝化膜的特性一直是人们研究的热点.本文用Mott-Schottky方法研究了800合金在不同硫酸根离子和氯离子浓度比的溶液中钝化膜的半导体特性,并结合电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)、扫描电化学显微镜(SECM)研究了钝化膜的耐蚀性和表面活性.Mott-Schottky结果表明,800合金表面钝化膜的半导体特性与溶液中硫酸根、氯离子的浓度比有关,随硫酸根与氯离子浓度比的降低,半导体特性发生转变.当硫酸根与氯离子的浓度比较高时,钝化膜为p型半导体;而当硫酸根与氯离子的浓度比较低时,钝化膜为n型半导体.EIS、SECM、SEM结果表明,随浓度比的降低钝化膜由过钝化溶解转为明显的点蚀特征,钝化膜表面活性增加.钝化膜特性的改变与其半导体类型的转变密切相关,而半导体特性的转变由氯离子、硫酸根离子在800合金钝化膜表面的竞争吸附所致,其在表面的竞争吸附直接影响钝化膜表面发生的化学反应,改变电极/溶液界面电势差,使钝化膜中的空位类型改变,最终决定半导体类型.     

扫描电化学显微镜原位表征pH值对核电蒸汽发生器合金腐蚀行为的影响

用扫描电化学显微镜(SECM)和电化学阻抗谱(EIS)原位表征了溶液pH值对核电蒸汽发生器800 合金溶液中的腐蚀行为的影响. 实验结果表明：在酸性氯化钠溶液中,SECM探针渐进曲线为正反馈,表明800合金为活化阳极溶解,腐蚀电位下的EIS 图呈现完整的单容抗弧特征;而在中性或者碱性溶液中,SECM探针渐进曲线为负反馈,表明800 合金为自钝化,不同阳极电位下的EIS 图均呈现不完整的容抗弧特征,但随着阳极极化电位的增加,EIS 谱容抗弧半径减小,表明钝化膜的耐蚀性下降;SECM二维扫描图像结果显示探针电流增加,表明电极表面活性增加,即钝化膜的溶解速度增加. 而在中性或者碱性溶液中的SECM二维图像中均可观察到若干活性点,这可能与晶界或者金属夹杂物等有关.     

扫描电化学显微镜原位表征pH值对核电蒸汽发生器合金腐蚀行为的影响(英文)

用扫描电化学显微镜(SECM)和电化学阻抗谱(EIS)原位表征了溶液pH值对核电蒸汽发生器800合金溶液中的腐蚀行为的影响.实验结果表明:在酸性氯化钠溶液中,SECM探针渐进曲线为正反馈,表明800合金为活化阳极溶解,腐蚀电位下的EIS图呈现完整的单容抗弧特征;而在中性或者碱性溶液中,SECM探针渐进曲线为负反馈,表明800合金为自钝化,不同阳极电位下的EIS图均呈现不完整的容抗弧特征,但随着阳极极化电位的增加,EIS谱容抗弧半径减小,表明钝化膜的耐蚀性下降;SECM二维扫描图像结果显示探针电流增加,表明电极表面活性增加,即钝化膜的溶解速度增加.而在中性或者碱性溶液中的SECM二维图像中均可观察到若干活性点,这可能与晶界或者金属夹杂物等有关.     

硫酸根离子对铁在弱碱性溶液中阳极溶解和钝化行为的影响

采用浸泡实验, 电化学测试和表面分析技术研究了硫酸根离子浓度对铁在稀碳酸氢钠溶液中开路状态和阳极极化行为的影响. 在无硫酸根离子及含有少量硫酸根离子的碳酸氢钠溶液中, 铁的开路电位约为(-0.225±0.005) V, 并呈现钝化状态, 其电化学阻抗很大, 腐蚀速率较低. 在含有较高浓度硫酸根离子的碳酸氢钠溶液中, 铁的开路电位为(-0.790±0.010) V并呈现活性溶解状态, 其电化学阻抗较小, 腐蚀速率较高, 同时阳极极化曲线上能观察到活化-钝化转变现象. 由于铁在含有较高浓度硫酸根离子的碳酸氢钠溶液中处于活化状态, 阳极极化曲线上存在数个电流峰. 足够高的硫酸根离子浓度会导致铁表面预先形成或转变而成的氧化膜失效. 相比于自然曝氧状态, 在除氧条件下较低的硫酸根离子浓度即可引起铁在碳酸氢钠溶液中由钝态向活性溶解态的转变.     

钝化与过钝化状态下304不锈钢的点蚀行为研究

为了进一步了解不锈钢钝化膜与过钝化膜的性质,本文对比研究了在不同电位下极化处理后304不锈钢样品的点蚀及表面膜性质,发现空白对照组样品的点蚀电位和1.1 V过钝化处理后样品的点蚀电位相近,而0.5 V钝化处理后样品的点蚀电位较高. 扫描Kelvin探针（SKP）实验结果也验证了这一现象. 扫描电子显微镜（SEM）结果显示,空白对照组样品表面只呈现一般样品抛光后形貌;0.5 V钝化处理后的样品表面被颗粒状钝化膜所覆盖,该膜层决定了样品具有较好的耐蚀性;而1.1 V过钝化处理后的样品表面出现裂缝,导致不锈钢基体继续发生严重的局部腐蚀,可能成为过钝化膜保护性变差的主要原因.     

聚吡咯/聚苯胺复合型导电聚合物防腐蚀性能

采用循环伏安法,在含吡咯和苯胺的0.3 mol/L草酸水溶液中制备了聚吡咯/聚苯胺(PPy/Pani)的复合型导电聚合膜。采用红外光谱、极化曲线、自腐蚀电位-时间曲线、扫描电子显微镜和电化学阻抗谱研究了共聚膜的防腐蚀性能。结果表明,在1 mol/L H2SO4中,PPy、Pani与不锈钢基体发生氧化还原反应,促进不锈钢表面发生钝化;当苯胺与吡咯浓度比为1∶3时,制备得到的复合型导电聚合膜所保护的不锈钢自腐蚀电流最小,自腐蚀电位最高,保护时间最长。PPy、Pani及其共聚膜在3.5%NaCl溶液中电化学阻抗谱表明,所制备的PPy、Pani及其共聚物膜与不锈钢基体发生氧化还原反应,使其表面钝化;当Cl-到达不锈钢表面时,破坏钝化膜导致不锈钢腐蚀。     

稀土对挤压态Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn合金耐蚀性能影响

研究了稀土元素对Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn合金耐海水浸泡腐蚀性能的影响。结果表明,合金以均匀腐蚀为主,当浸泡时间小于48 h时(12,24和48 h),合金腐蚀速率对稀土含量敏感度较高,24 h时稀土含量0.0000%,0.0146%和0.0352%的合金腐蚀速率分别为0.1720,0.1311和0.1065 g·m~(-2)·h~(-1),随着稀土含量增加,敏感度降低,24 h时稀土含量0.0000%,0.0146%和0.0352%的合金腐蚀速率相差分别为0.1311,0.0328 g·m~(-2)·h~(-1),分别降低42%和15%;经96和168 h浸泡后,稀土元素含量对合金腐蚀速率没有明显改善,腐蚀速率均在0.0300 g·m~(-2)·h~(-1)左右;合金腐蚀表面钝化膜质量随稀土元素含量增加而提高,48 h前稀土含量越高,钝化膜质量越高,48 h后稀土对钝化膜影响较小;随稀土添加合金电化学性能提高,稀土含量0.0352%时合金电荷转移电阻Rt最大,达到1.651×10~4Ω·cm~2,钝化膜对基体保护作用最好。     

氯离子对模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀行为的影响

应用动电位扫描法研究钢筋在模拟混凝土孔隙液中的腐蚀电化学行为以及氯离子的影响作用,并根据阳极极化曲线的变化揭示钢筋表面钝化膜的击穿电位及其变化规律,得出当溶液pH值分别为12.50和12.00时,由氯离子侵蚀引起的钢筋局部腐蚀,其钝化膜击穿电位突降的浓度临界值.     

电流密度对锌电积用Pb-Ag平板阳极电化学行为的影响(英文)

研究了在不同电流密度下进行长时间极化后Pb-Ag(0.8%(质量分数,w))平板阳极的阳极电位、腐蚀率及阳极钝化膜.同时,也研究了该阳极在ZnSO4-MnSO4-H2SO4电解液中的阴极电流效率和阴极锌品质.阳极钝化膜的表面形貌用扫描电镜(SEM)进行观测.实验结果表明,不管电解液中是否存在Mn2+,电流密度对阳极和阴极的电化学行为都产生了显著的影响.随着电流密度的升高,阳极电位、腐蚀率、阴极电流效率和阳极泥生成量也增加,而阴极锌中的Pb含量则减少.当电流密度从500A·m-2降到200A·m-2时,阳极在ZnSO4-MnSO4-H2SO4电解液中的稳定电位和腐蚀率分别减少64mV和40%.此外,在比较低的电流密度下,阳极电位更容易稳定,阳极表面生成的钝化膜更加致密并与基体结合牢固,这些都有利于降低阳极腐蚀率.为了降低阳极电位、减小阳极腐蚀率及阳极泥生成量并提高阴极电流效率和阳极锌品质,锌电积的理想工作条件是较低的阳极电流密度和较高的阴极电流密度.     

烧结Nd-Fe-B磁体耐蚀性及其腐蚀特征研究

研究了烧结Nd-Fe-B磁体在高压加速、中性盐雾和恒定湿热腐蚀环境中的腐蚀行为,讨论了合金成分对磁体耐蚀性的影响以及不同腐蚀环境下磁体的腐蚀特征。结果表明:以重稀土Dy替代部分Nd,及添加微量Co等元素,可以提高烧结Nd-Fe-B磁体的耐蚀性能。烧结NdFe-B磁体在三种不同的腐蚀环境中的腐蚀产物和腐蚀形貌有着明显的不同。烧结Nd-Fe-B磁体在中性盐雾腐蚀环境中的腐蚀速率明显较高压加速腐蚀环境要快,这是由于高活性的氯离子扩散进基体表层,导致磁体表面的钝化膜遭到破坏,从而加剧磁体的电化学腐蚀进程。     

反应速度实验的改进

通过精心设计的三价铁离子与硫代硫酸根发生的氧化还原反应的实验,揭示了化学反应速度与浓度、温度、催化剂的密切关系。     

锌铋合金电极在溶胶电解液中的电化学行为

锌电极的自腐蚀速率, 持续放电下的阳极溶解速率和电极钝化的难易程度是碱性电池性能的重要电化学参数. 本文应用线性极化、恒流放电等电化学实验方法研究了电解液中添加Carbopol树脂以及电极中添加Bi对锌电极电化学行为的影响. 并应用金相显微镜和环境扫描电子显微镜(ESEM)对锌电极和锌铋合金电极浸蚀及放电后的形貌进行了表征. 结果表明: 电解液中添加适量的Carbopol树脂可明显提高电极的极化电阻, 显著降低电极的自腐蚀速率; 阳极的溶解电位出现不同程度的正移, 阳极过电位显著增大且大电流密度放电时较明显促进电极钝化. 锌电极中添加一定量的Bi对改善电极表面氧化物膜的沉积形貌和电极表面固液界面的传质条件, 减小电极的自腐蚀速率, 抑制电极自腐蚀等方面具有显著作用.     

硫代硫酸根插层水滑石的层间限域反应

将无机阴离子硫代硫酸根(S2O23-)限域在锌铝水滑石(LDH)层间,并研究了其在水滑石层板限域空间内被铁氰根(Fe(CN)63-)氧化的反应过程.通过X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪对反应的中间产物和最终产物进行的表征发现,氧化产物连四硫酸根(S4O62-)进入到溶液中,还原产物亚铁氰根(Fe(CN)64-)则保留在水滑石层间.进一步系统研究了该反应的动力学过程,考察了硫代硫酸根插层水滑石用量、铁氰化钾浓度和温度对反应的影响.结果表明该氧化还原反应符合球体内扩散模型.根据温度对反应速率影响,得出了该反应的表观活化能为24.6kJ.mol-1,比相同条件下溶液中反应活化能降低了约13.7kJ.mol-1.采用分子动力学(MD)模拟计算了水分子含量对硫代硫酸根插层水滑石层间距大小的影响.计算表明:在水溶液环境中,水滑石微反应器的尺寸在特定方向具有可调控性.根据实验表征和理论计算对该层间反应的机理进行了探讨.因此,该类层状材料可以作为一种新型纳米级微反应器应用于调控化学反应.     

不锈钢点腐蚀发生的早期过程 Ⅰ. 扫描微参比电极法研究

本文应用扫描微参比电极联机测量系统对18-8型不锈钢在含Cl~-介质中点腐蚀发生的早期过程进行研究。结果表明, 在点腐蚀发生的早期阶段, 可用特征电位E_r表征表面钝化膜的局部破坏和微点腐蚀的发生, E_r电位与传统的E_P电位不同, E_r电位通常比E_p, 电位更负100—400 mV, E_r电位值与钝化膜的表面状态直接有关, 且随介质Cl~-浓度的增加和pH的降低而负移。在E_r电位附近, 微点腐蚀开始发生, 但一般不能稳定发展, 电位越接近于E_p, 则已发生的微点腐蚀越容易扩展为宏观点腐蚀, 由此, 作者提出“不稳定微点腐蚀”的新概念, 并对不锈钢点腐蚀发生的早期过程机理加以讨论。     

混凝土中钢筋的腐蚀行为研究

本文探讨了在不同 pH和Cl- 含量的模拟混凝土孔隙液介质中 ,混凝土中钢筋的腐蚀电化学行为 .电化学技术测试结果表明 ,正常情况下 ,钢筋在混凝土中受到高碱性环境的保护 ,耐蚀性好 .但随着介质 pH的降低、Cl- 含量的上升 ,钢筋腐蚀电流升高 ;动电位阳极极化曲线的测试表明 ,钢筋的维钝电流增大 ,击穿电位负移 ,混凝土中钢筋的耐蚀性下降 .这是钢筋表面钝性受破坏的缘故 .     

Co-W合金镀层表面氧化膜在碱性体系中的电化学研究

采用电化学手段以及Mott-Schottky理论, 并结合氧化膜点缺陷模型(PDM)分析研究了Co-W合金镀层在1 mol• L^－1 NaOH溶液中表面氧化膜的半导体性质, 并分别计算出了不同W含量的Co-W合金镀层在－0.15, －0.25和－0.35 V三个不同电位下阳极氧化后氧化膜的供体密度、平带电位及氧空穴扩散系数. 结果表明, Co-W合金镀层在1 mol•L^－1 NaOH溶液中表面氧化膜的Mott-Schottky曲线线性区斜率为正, 表现出N型半导体性质|随着阳极氧化电位的升高或合金镀层W含量的降低, 氧化膜供体密度N_D逐渐增大, 导致氧化膜被破坏或发生点蚀的几率升高|随着阳极氧化电位的降低或合金镀层W含量的降低, 氧化膜平带电位呈降低趋势, 说明其耐蚀性升高|不同W含量的Co-W合金镀层在三个不同电位下阳极氧化后的氧化膜的氧空穴扩散系数为(1.543～8.533)×10^－14 cm²•s^－1.     

氧瓶分解—离子色谱法测定胱氨酸标准物质中的硫

介绍了用氧瓶分解－离子色谱测定胱氨酸标准物质中硫元素含量的方法。以美国进口胱氨酸标准物质为样品,用氧瓶燃烧分解,以碱性吸收液吸收,使硫元素转化为硫酸根阴离子,然后进行离子色谱分析。分析数据与标准物质标称值进行了比较,结果令人满意。     

阻抑褪色光度法测定微量硫代硫酸根

基于加热和pH =5 .0～ 6.0条件下 ,硫代硫酸根抑制H2 O2 氧化结晶紫 (CV)的褪色反应 ,建立了一种测定硫代硫酸根的方法。硫代硫酸根在 4.5× 1 0 -5～ 4.5× 1 0 -4g/L范围内服从比耳定律 ;检出限为 3 .2×1 0 -6g/L。本法用于定影废液中硫代硫酸钠含量的测定 ,结果满意。     

阻抑褪色光度法测定微量硫代硫酸根

基于加热和pH =5 .0～ 6 .0条件下 ,硫代硫酸根抑制H2 O2 氧化结晶紫 (CV)的褪色反应 ,建立了测定硫代硫酸根的方法。硫代硫酸根在 4 .5× 1 0 -5～ 4 .5× 1 0 -4g/L范围内服从比耳定律 ,检出限为 3.2× 1 0 -6g/L。本法用于定影废液中硫代硫酸钠含量的测定 ,结果满意