22Cr双相不锈钢钝化膜组成及其半导体性能研究

借助于Mott-Schottky方程分析了成膜电位、成膜时间、成膜温度以及氯离子等因素对22Cr双相不锈钢在碳酸氢钠/碳酸钠缓冲溶液中所成钝化膜半导体性能的影响, 同时借助于X射线光电子能谱(XPS)技术分析了所成钝化膜的组成. 结果表明: 22Cr双相不锈钢在碳酸氢钠/碳酸钠缓冲溶液中所成钝化膜呈n-p型半导体结构, 钝化膜内施主/受主密度随成膜电位增加、成膜时间延长、成膜温度降低、以及介质中氯离子浓度的降低而减小, 同时膜对基体保护作用随这些因素变化而增强. 钝化膜的XPS分析表明, 钝化膜呈现双层结构, 外层膜主要由三价铁的氧化物(Fe2O3)组成, 内层膜主要由三价铬氧化物(Cr2O3)以及少量二价铁氧化物(FeO)组成.     

N80油套管钢钝化膜的光电化学性能

采用电容测试法研究了N80油套管钢在浓度为0.5 mol/L NaHCO3溶液中形成钝化膜的半导体性能,结合Mott-Schottky方程分析了测试频率,成膜电位和C l-浓度对钝化膜半导体性能的影响。电容测试结果表明,钝化膜呈n型半导体特性,Mott-Schottky曲线的斜率随着测试频率的增加、成膜电位的正移和溶液中氯离子浓度的增加而增加,相应地膜内的施主密度减小。光电化学实验结果表明,光电流强度随成膜电位的正移及成膜时间的延长而增加,这主要归功于高电位和长时间下所成的钝化膜具有比较均匀的组成,光激发所成的空位或电子在膜内的迁移率的增加。     

电容测量研究铬表面氧化膜的半导体性能

利用电容测量技术,基于Mott-Sckottky分析,研究了在0.5 mol•L－1 H2SO4溶液中铬表面氧化膜的半导体性质,以及膜形成条件的影响.结果表明,铬在钝化电位区内所形成的表面氧化膜具有p-型半导体特性,膜的厚度约(1.2±0.3) nm.膜的阻抗响应表现出低频弥散行为,可以用介电弛豫普适定律来描述.膜的掺杂浓度NA随成膜电位及极化时间的延长而增大,溶液pH值则通过改变膜的表面电荷而影响膜的平带电位EFB.     

碳钢在生物膜和硫化物膜下的电化学腐蚀行为

应用丝束电极技术比较了SRB生物膜以及硫化物膜对Q2 35碳钢腐蚀过程的影响机制 ,采用电位、电流扫描技术测试了生物膜和FeS膜下的碳钢腐蚀不均匀性特征 ,发现由于膜的导电性致使表面电位扫描已不能作为膜下局部腐蚀的判据 .动电位扫描表明无氧近中性溶液中 ,硫化物膜对碳钢具有一定保护作用 .电化学阻抗谱显示 ,硫化物膜电容增加缓慢 ,其极化电阻Rp 随时间呈先增后降的趋势 .与硫化物膜相比 ,生物膜表现出极大的电容 (10 4 ～ 10 5μF/cm2 ) ,且膜电容随时间呈S型增加 ,而极化电阻Rp 则呈指数下降 ,由此可知生物膜加速了腐蚀     

锡含量对铅锡合金在硫酸溶液中钝化膜性能的影响

利用线性电位扫描法(LSV)、循环伏安法(CV)和交流伏安法(ACV), 结合Mott-Schottky分析, 研究了锡含量对铅锡合金在硫酸溶液中形成的钝化膜性能的影响. 结果表明: 铅合金中加入Sn可以显著提高其耐腐蚀性能、减小其阳极膜电阻, 同时这些性能的改善随Sn含量的增加更为显著, 另外氧在铅合金上的析出过电位随合金中锡含量的增加而增加. Mott-Schottky分析表明, 钝化膜呈n型半导体特征, 钝化膜中缺陷浓度随锡含量的增加而增加, 说明其施主密度N_D和膜的导电性能随锡含量的增加而增加.     

镁合金在含F－的NaOH溶液中钝化行为的电化学研究

采用极化曲线、电容-电位曲线、Mott-Schottky分析以及电化学阻抗(EIS)等电化学方法研究了镁合金在含F^－ NaOH溶液中的阳极钝化行为. 结果表明, 在－1.2～1.8 V的电位范围内, 镁合金在含F^－的NaOH溶液中发生阳极钝化. 所形成的钝化膜表现出n型半导体的导电特性. 在0.7～1.8 V的电位范围内, 随着F^－浓度增大, 镁合金的阳极极化电流密度呈现出随着电位升高而逐渐增大的趋势, 随着F^－浓度增大这一趋势逐渐减弱. 并且F^－浓度的增大使得镁合金表面空间电荷层电容和钝化膜的载流子密度都不断减小. 通过极化曲线和电化学阻抗共同说明, 在5%的Na₂SO₄溶液中, NaOH溶液中阳极钝化后的镁合金随着钝化体系中F^－浓度的增加其耐蚀性逐渐减弱.     

温度对铅阳极膜电化学性能的影响

利用线性电位扫描法、交流伏安法、电化学阻抗谱(EIS)及Mott-Schottky方程, 研究了温度对纯铅在4.5 mol/L H₂SO₄溶液中形成的阳极腐蚀膜电性能的影响. 结果表明: 温度对膜电化学性能具有显著的影响, 随着温度的升高, 膜的电阻增加, 孔隙率增加, 传递电阻减小. EIS结果表明膜的生长遵循固相机理, Mott-Schottky曲线显示腐蚀膜呈现n型半导体特性, 随着溶液温度升高, 膜内的施主密度减小.     

电镀锌钛/锆基无铬化学转化膜的制备与耐蚀性能

借助优化钛/锆基化学转化工艺,在碱性无氰镀锌层基体上获得了环保型的无铬转化膜,并与铬酸盐彩色钝化膜作对比.中性盐雾试验、动电位极化和电化学阻抗谱测试结果表明:钛/锆基化学转化膜出现白锈时间为96 h,达到铬酸盐彩色钝化膜标准,且呈现出较低的腐蚀电流和较高的极化电阻,但钝化特性不如铬酸盐彩色钝化膜明显.     

碳钢在NaNO_2-NaCl溶液中的电流波动

用动电位和恒电位极化法研究了A3碳钢在NaNO2＿NaCl溶液体系中的电流波动特征.A3钢在不含Cl-的0.1mol/LNaNO2溶液中能保持良好的钝态,当加入一定浓度的Cl-后,电流出现了明显的快速上升,再缓慢下降的波动特征,表明此时碳钢表面生成了溶解较快而再钝化相对较慢的亚稳态孔蚀.实验中可观察到因电流波动而产生的累积腐蚀损伤的蚀孔.实验表明,随着Cl-浓度的增加,出现亚稳态孔蚀的初始电位Em降低,相应的电流波动峰值增大,峰频增加;而升高电位,则电流波动的峰值和峰频也都增加,况且再钝化时间延长,由此可见电位的升高促进了亚稳态孔的溶解,并能激活更多的活性点使孔诱发速率增大.     

碳钢/醇酸涂层在5%NaCl溶液中的极化及半导体行为

摘要 采用电位-电容测试和Mott-Schottky分析技术研究了碳钢/醇酸涂层在5%NaCl溶液侵蚀下腐蚀失效过程中的极化及半导体行为. 浸泡2h, 电极形成了MIS结构, 涂层半导体为n型导电, 半导体载流子密度为4.99×109cm-3, 腐蚀仅受水和离子在涂层中的扩散控制;浸泡1d和2d时, 涂层在电场下发生偶极极化, 偶极电场阻碍载流子的迁移, 偶极弛豫效应使微分电容随外加电位绝对值增大而减小, 并造成电位-电容行为的频率依赖性;浸泡7d~17d涂层发生空间电荷极化, 碳钢与涂层形成了金属/半导体接触, 随着浸泡时间延长, 涂层载流子密度逐渐增加, 平带电位正移, 功函数逐渐减小, 对电子束缚能力减弱, 随外加电位的增加, 金属/醇酸涂层界面势垒升高, 空间电荷层成为阻挡层, 电极载流子输运受涂层孔隙电阻, 空间电荷层, 金属基底反应动力学三重控制.     

The influence of Cu on the electrochemical behaviour of 304 stainless steel in 0.1M H3PO4 solution

The effect of different Cu addition on the electrochemical and passivation behaviour of the 304 series stainless steel in 0.1 M phosphoric acid solution was evaluated by the potentiodynamic measurements and electrochemical impedance spectrum (EIS). The effect of Cu on chemical composition of the passive film formed in the solution was also studied by X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicated that Cu did not appreciably improve the corrosion resistance of the passive film, but enhanced the passivation, lowered the critical and passive current density. The passive and critical current density decreased with Cu content increased. The presence of Cu in the passive film affects passive film stability. Cu can modify the proportion of Cr element in the passive film, and also change the components of Fe in the passive film. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Q235钢在假单胞菌和铁细菌混合作用下的腐蚀行为

采用腐蚀失重法、电化学阻抗谱(EIS)和表面分析技术研究了Q235钢在假单胞菌和铁细菌共同作用下的腐蚀行为.结果表明:与单种菌相比,两种菌混合作用下Q235钢腐蚀受到了抑制.混菌体系中金属电极自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度减小,交流阻抗值随时间增大.扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明混合菌体系中Q235钢表面形成了均匀致密的腐蚀产物膜.     

不锈钢钝化膜耐蚀性与半导体特性的关联研究

通过极化曲线、交流阻抗谱和钝化膜半导体特性等电化学测量，研究了经电化学阳极氧化处理的不锈钢钝化膜在0.5 mol•L^-1 NaCl溶液中耐蚀性能与其半导体特性的关系，进一步探索电化学改性处理不锈钢钝化膜的耐蚀机理. 结果表明，不锈钢钝化膜在负于平带电位范围表现为p型半导体，在高于平带电位范围表现为n型半导体，这主要与组成钝化膜的Fe和Cr氧化物半导体性质有关. 与自然条件下形成的不锈钢钝化膜比较，发现经过电化学阳极氧化后不锈钢钝化膜具有较低的施主与受主浓度，平带电位负移，说明阴离子在钝化膜表面发生吸附. 低的施主与受主浓度及钝化膜表面负电荷的增强，可有效排斥侵蚀性Cl^－在钝化膜表面的特性吸附，有利于提高不锈钢的耐局部腐蚀性能.     

Corrosion analysis and monitoring of the environmental factors for the deterioration of chromium-bearing reinforcing steel in mortar

To understand environmental factors, Cl ion concentration and pH were monitored by inserting microelectrodes into artificial pores in the mortar. The corrosion behavior of reinforcing steels containing chromium were investigated with carbon steel (SM) by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). From the EIS, the corrosion resistance of the Cr-bearing reinforcing steel was visibly higher than the SM reinforcing steel. Simultaneously, the Cl ion concentration in the mortar was obtained using Ag/AgCl microelectrodes, showing that this behavior is generally controlled by diffusion. Similarly, the pH in the mortar was obtained using W/WOx microelectrodes. With a 20-mm cover thickness, pH was limited to approximately pH 11, but with a 10-mm cover thickness, pH continued to decrease to around pH 9.5. Solutions were prepared simulating the condition in the pores in mortar and were used in EIS measurements. The charge transfer resistance, R _ct, in the simulated solutions showed good correspondence with that in the actual mortar. This is attributed to the fact that the corrosion of reinforcing steel was controlled by the solution conditions (mainly Cl concentration and pH) in mortar. Moreover, it was found that, as compared with SM, Cr-bearing steel could keep the passive film in severe condition, and have long incubation time until the passive film was destroyed.     

不同晶粒度螺纹钢的电化学行为及其钝化膜的Mott-Schottky 研究

利用交流阻抗谱和极化曲线研究比较了四组不同晶粒尺寸的螺纹钢在模拟海水液(3.5% NaCl)中短期电化学腐蚀行为; 利用硼酸缓冲液中钝化膜的Mott-Schottky 理论比较了各试样在不同阳极极化电位下的钝化膜的优劣性. 结果表明, 在14 d 的模拟海水短期浸泡期间, 细晶粒螺纹钢在后期表现出较大阻抗值和较小的自腐蚀电流密度, 耐蚀性能优于粗晶粒试样. 在硼酸缓冲液中形成的钝化膜表现出典型的n 型半导体性能, 公共钝化区间为-0.15～0.8 V. 在选取的-0.1, 0.2, 0.5 V 三个不同极化电位下, 细晶粒螺纹钢在硼酸缓冲液中的钝化膜稳定性、耐蚀性弱于粗晶粒螺纹钢. 在0.5 V 的外加电压下试样钝化膜的内层膜消失, 钝化膜的施主浓度最低, 膜最为致密、稳定.     

温度和溶液pH值交互作用对X80钢在模拟土壤环境中腐蚀行为的影响

利用循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）和Mott-Schottky曲线研究了温度和溶液pH值交互作用下X80钢在模拟土壤环境中的腐蚀性能。结果表明：低pH值条件下X80钢表面会形成一层稳定性差的腐蚀膜;高pH值条件下X80钢表面会形成一层保护性强的腐蚀膜。随着pH值得增大和温度的降低X80钢表面所成腐蚀膜的膜电阻和传递电阻增大,这表明随着pH值得增大和温度的降低X80钢表面所成腐蚀膜对基体的保护性增强。X80钢在模拟土壤环境中表面所成腐蚀膜呈n型半导体特性,膜内施主密度随介质pH值增大而降低,随溶液温度升高而增大。平带电位和pH值之间呈现线性关系。     

碳钢在N-甲基二乙醇胺介质中的电化学阻抗谱研究

应用电化学阻抗谱(EIS)研究碳钢在N-甲基二乙醇胺(MDEA)介质中的腐蚀行为.实验表明,未经预阴极活化处理的碳钢表面存在氧化膜,溶解氧促使它腐蚀速率增大,经活化处理去除氧化膜后则相反.在不含热稳定性盐(HSS)的MDEA溶液中,碳钢的腐蚀性随MDEA浓度的增加呈先上升后下降趋势;而在HSS高含量的溶液中,其腐蚀性则随MDEA浓度的增加而单调下降.在含有HSS模拟溶液中,碳钢的阳极极化EIS随极化电位由低到高分别出现感抗、负阻抗以及Warburg阻抗响应等特征,对应于孔蚀、活化状态向钝化状态过渡以及进入钝化的趋势,腐蚀反应的阴极过程表现为电化学反应和扩散传质混合控制,阳极过程为电化学反应控制.     

Electrochemical study on corrosion process characteristics of the high-strength low-alloy steels in NaHSO3 solution

Electrochemical methods were used to study the characteristics of corrosion process for the high-strength low-alloy steel and carbon steel used as a huge oil storage tank in NaHSO₃ solution. The polarization curve results show that both steel samples take place in active solution, and the high-strength low-alloy (HSLA) steel has higher i _corr value than carbon steel, which is due to the small grain size that provides high density of active sites for preferential attack. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) results make known that the corrosion process presents two stages. In the first 136 h, one-time constant in EIS diagrams can be shown. Both steels have similar corrosion resistance due to the combination effects of the grain size and microstructure. After 240 h of immersion, a complete passive film forms on the specimen surface, and two-time constants can be shown in EIS diagram. The HSLA steel exhibited improved corrosion resistance when compared with the carbon steel, which is due to the effect of the shape Fe₃C in microstructure and the deposition of FeSO₄ on the electrode surface. The scanning electrode microscopy analyses show that both steels take place in homogenous corrosion, and the carbon steel shows higher surface roughness and many Fe₃C residues. XRD results show that both steels have similar phase constitutes of corrosion products.