金属腐蚀与防护简谈

本文简要阐明了为什么金属的腐蚀主要以电化学腐蚀的形式出现,剖析了腐蚀过程电化学动力学参数的物理意义,以及金属腐蚀的防护原理、常用的腐蚀防护方法乃至腐蚀过程的一些特殊应用。     

中学化学教学中的有关电化学问题：谈原电池,电化学腐蚀

本文讨论了中学电化学教学中的两方面问题：一是电化学中的三大类电极如何构成各种原电池,并正确写出电极反应和电池反应,由反应正确设计出电池提出了规律性建议并示例;二是将原电池理论应用于电化学腐蚀,讨论了析氢腐蚀和吸氧腐蚀的可能性及规律,并解释了中学常见的疑难问题。     

2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议

由厦门大学承办的2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议将于2006年5月中旬在厦门大学、武夷山举行.自第一轮会议通知发出后,得到许多委员和腐蚀电化学专家及同行的热情支持,现按会议筹备工作计划发出第二轮通知,会务组决定编辑会议论文集,优秀论文将推荐给《电化学》期刊发表.欢迎大家按以下格式踊跃投稿.一.会议征文内容1.腐蚀电化学基础研究2.复杂体系的腐蚀电化学研究3.微纳米技术在腐蚀电化学研究中的应用4.腐蚀控制的电化学技术及进展5.腐蚀电化学测试、监测及仪器二.论文及格式要求1.直接提交全文,文责自负.通讯联系人以*于该作者…     

空间分辨电化学技术用于研究金属局部腐蚀

综合介绍我们已建立的具有微米空间分辨度的电化学方法,主要包括多种扫描微电极技术,并用于研究金属表面和金属／溶液界面电化学不均一性及局部腐蚀破坏过程。结果表明,这些空间分辨电化学方法的发展及应用,有助于深化对金属表面和金属／溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展过程机理的认识。     

18／8型不锈钢在受力形变条件下腐蚀电化学行为的研究

应用电化学稳态技术、电化交流阻、抗微区电化学技术及扫描电等方法，研究１８／８型不锈钢在Ｎａ２Ｓ２Ｏ３稀溶液中，受外力形变条件下，的腐蚀电化学行为，结果表明，力学因素可使表面腐蚀电化学活性增加，表面微裂纹的发生、消失和再钝化的动态过程，同时受电位和拉应力的影响；点腐蚀可优先发生在应力集中位置，点蚀的发展可能诱导不锈钢的应力腐蚀开裂。     

化学/电化学腐蚀法快速制备超疏水金属铝

提出一种金属铝超疏水表面的快速制作方法. 先以化学腐蚀在铝表面形成微米级粗糙结构, 再通过电化学腐蚀构筑纳米结构, 在20 min内完成了超疏水表面所需粗糙结构的制备. 这种化学腐蚀/电化学腐蚀两步法比单独化学或电化学腐蚀方法在时间上缩短了1~2个数量级, 且不受铝材晶形限制, 同时电化学腐蚀所用电流密度也降低了1个数量级, 降低了对电源设备的要求, 可望大规模应用于工业生产和其它金属的超疏水表面制备.     

“钢铁电化学腐蚀原理的再认识”项目式教学

以"钢铁电化学腐蚀原理的再认识"为项目，教师用"项目式教学"的方式引导学生深入地认识钢铁电化学腐蚀原理。详细介绍了教师如何确立项目，如何规划项目，如何实施项目。学生在原有金属腐蚀原理的基础上，又学习了氧浓差电池腐蚀，对原电池的原理有了更加深入的理解。根据氧浓差电池腐蚀的特点，学生提炼了一个合理的简易判据来判断氧浓差电池腐蚀。项目结束之后，学生利用思维导图重新构建了金属腐蚀和防护的知识结构。     

高温高压喷射湍流区中X70管线钢CO2腐蚀电化学特征

采用高温高压环路喷射装置并结合腐蚀微电极技术, 开展了湍流区中X70 管线钢CO₂腐蚀实验. 利用扫描电镜对不同实验时间的试样表面腐蚀产物微观形貌进行了观察和分析, 并进行了湍流区原位电化学测试和分析. 结果表明, 湍流区中X70 钢的CO₂腐蚀电化学特征与其表面所覆盖腐蚀产物膜层变化密切相关. 实验12 h内, 湍流区中X70钢表面从最初的基体与腐蚀产物共存, 转变为由疏松且不完整的膜层覆盖的特征. 实验12 h 后, 试样表面出现内外两层腐蚀产物膜, 内层膜堆垛致密, 外层膜疏松多孔, 同时湍流区中高切应力导致外层腐蚀产物脱落, 材料表面逐渐被完整致密的内层膜覆盖, 这是腐蚀速率持续下降的主要原因. 电化学结果表明, 实验12 h 内, 湍流区中X70 钢的腐蚀电位E_corr和线性极化电阻R_p不断下降; 电化学阻抗谱由高频容抗弧、中频容抗弧和低频感抗弧组成, 膜层电阻R_f缓慢增加, 电荷传递电阻R_t不断下降, 双电层电容C_dl和膜层电容C_f迅速下降; 12 h后, 腐蚀产物膜层对基体材料保护性随喷射时间延长逐渐增强, E_corr和R_p逐渐增大, 电化学阻抗谱中低频感抗弧逐渐收缩并在48 h 时消失, 最后转变为双容抗特征, R_f、R_t和C_dl随时间迅速增大, C_f趋于稳定.     

《应用电化学基础》

本书是电化学专业入门学习的基础读物,介绍电化学基础理论以及少量常见的应用电化学知识,包括电化学的定义及研究内容、电化学技术应用、电化学史话等;化学电池、电极与电解质溶液,实用电池与电解的应用,电极电势与电池电动势,平衡态电化学,电极过程动力学;电化学测试的基础术语及常用的电化学测试技术;腐蚀电化学的基本原理与术语、金属腐蚀破坏的形态与金属在自然环境中的腐蚀、防腐蚀技术与腐蚀监测等。     

用三电极体系研究铜在微液滴下的电化学腐蚀

由于大气腐蚀高阻抗的特征, 传统的参比电极难以用于大气腐蚀研究之中. 为了获取准确的大气腐蚀电化学信息, 我们需要对传统的参比电极进行修改. 本文在三电极体系中采用修改的参比电极, 通过电化学阻抗和电化学极化两种方法研究铜在含有(NH₄)₂SO₄液滴下的腐蚀行为, 结果表明液滴下铜的平均腐蚀速率随着液滴体积从1到20 μL增加而减小; 当液滴高度不超过850 μm时, 平均腐蚀速率随着液滴高度的减小却迅速地增大. 此外, 电化学阻抗和电化学极化得出的腐蚀速率相一致, 这证明修改的参比电极可以用于液滴下的大气腐蚀研究.     

热处理对化学沉积Ni-Fe-P合金性能的影响

采用DSC和XRD研究了化学镀Ni-Fe-P合金的晶化行为和结构.结果表明,镀态合金呈非晶结构, 367.6 ℃下热处理出现亚稳态Ni5P2(P3)和Fe-Ni(Im3m), 499.2 ℃下热处理进一步晶化为稳定的Ni3P(I-4)和FeNi3(Pm3m).采用磁性能实验和在w=3.5％氯化钠溶液浸泡实验以及阳极极化实验研究了热处理对镀层磁性能和耐腐蚀性的影响.结果表明,该镀层在镀态时几乎没有磁性,随着退火温度的升高,磁性能不断提高. 400 ℃以后,镀层的饱和磁化强度和矫顽力随着退火温度升高而急剧上升.浸泡实验和阳极极化实验结果均表明镀态镀层比经热处理后的镀层在w=3.5％氯化钠溶液中具有更好的耐腐蚀性,但是它们的阳极极化行为不同.     

Phase-selective synthesis of nickel phosphide in high-boiling solvent for all-solid-state lithium secondary batteries

Nickel phosphide particles were synthesized by thermal decomposition of a nickel precursor in a mixed solution of trioctylphosphine and trioctylphosphine oxide. The crystal phase and morphology of samples prepared by changing the solvents, the amount of trioctylphosphine as a phosphorus source, the reaction temperature, and the nickel precursor were characterized using X-ray diffraction and transmission electron microscopy. Spherical Ni(5)P(4) particles with diameters of 500 nm were obtained using nickel acetylacetonate as a nickel precursor at 360 °C for 1 h in trioctylphosphine oxide. NiP(2) particles with diameters of 200-500 nm were obtained using nickel acetate tetrahydrate at 360 °C for 5 h in trioctylphosphine oxide. All-solid-state cells were fabricated using NiP(2) particles as an active material and 80Li(2)S·20P(2)S(5) (mol %) glass-ceramic as a solid electrolyte. The Li-In/80Li(2)S·20P(2)S(5)/NiP(2) cell exhibited an initial discharge capacity of 1100 mAh g(-1) at a current density of 0.13 mA cm(-2) and retained a discharge capacity of 750 mAh g(-1) after 10 cycles.     

用原位红外光谱法研究NiB和NiP非晶态合金的还原和苯加氢反应过程

 用化学还原法制备了NiB和NiP非晶态合金催化剂,并用XRD,DSC,SEM和TEM鉴定了样品的非晶性,用ICP测定了样品的组成．在脉冲微反－色谱装置上考察了这两种催化剂催化苯加氢反应的活性．采用在线漫反射傅里叶变换红外光谱研究了这两种催化剂的还原及苯加氢反应过程．结果表明,所制备的NiB和NiP合金均为非晶态,且都是纳米尺度．NiB的粒度要比NiP小,晶化温度也比NiP低,表明Ni与B之间同Ni与P之间的相互作用不同．对苯加氢反应,NiB非晶态合金具有更大的优势,原位红外光谱结果证实催化剂的活性中心与还原态镍有关．     

Properties of nanocrystalline electrodeposited CoFeP alloy with low phosphorus content

CoFe and low phosphorus containing (<4 at.%) CoFeP alloy films were electrodeposited from NaH₂PO₂ containing solutions at pH 4 on copper substrates under galvanostatic conditions. At the low phosphorus composition, nanocrystalline CoFeP alloy films are formed. The structure, composition and morphology of the thin films were studied using X-ray diffraction, energy dispersive spectroscopy and atomic force microscopy. The magnetic properties of the film were studied using superconducting quantum interference device magnetometer. The thin film performance features were explained on the basis of microstructural features developed during deposition. Whereas the electrodeposited CoFe alloy thin film exhibited mixed hcp and fcc phase structure in the absence of phosphorus, the low phosphorus containing thin film exhibited an increasing mixed bcc and hcp phase structure as its phosphorus content increases, showing modification in the grain size morphology and magnetic properties. In addition to applied current, the amount of P co-deposited in CoFeP alloy depends on the concentration of NaH₂PO₂ source in the bath. Qualitative analysis of the Tafel slope of CoFe and CoFeP deposition suggests that the presence of P in the CoFe deposit does not affect the mechanism of anomalous deposition of Co and Fe, thereby suggesting that CoFeP deposition is anomalous.     

化学沉积Ni-Mo-P合金及其性能

以柠檬酸钠为络合剂、硼酸为缓冲剂在碱性介质中化学沉积Ni-Mo-P合金,用浸泡实验和阳极极化实验系统研究了不同工艺条件下所得镀层在3.5%(bymass)NaCl介质的耐腐蚀性能.考察工艺参数(pH和多钼酸根离子浓度)对沉积速率、镀层组成、结构和显微硬度的影响.实验发现,沉积工艺对镀层硬度有影响,但对镀层结构几乎无影响.镀层中钼含量越高,其硬度也越大.但多钼酸根离子在沉积过程中起阻碍作用,致使镀层中钼含量不高(不超过20%,byatom).Ni-Mo-P合金镀层具有较好的耐腐蚀性;由不同工艺条件所得的镀层其耐腐蚀能力不同,但各镀层在NaCl溶液中的阳极极化行为相似.浸泡实验与阳极极化实验结果基本吻合.     

磷化镍晶体结构的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论系统地研究了已知的磷化镍晶体如Ni3P、 Ni12P5、 Ni2P、 Ni5P4、 NiP、 NiP2 和 NiP3等的结构、成键以及相关的热力学稳定性，对于结构简易化合物（Ni2P和NiP3）的弹性行为进行了预测。这些数据有助于更好的理解磷化镍的催化活性。     

非晶态NiP基催化剂的制备及电催化析氢性能研究

以NaH₂PO₂和Ni₂SO₄为磷源和镍源,使用一锅法合成了非晶态NiP合金及其碳纳米（乙炔黑和石墨烯）复合催化剂。用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、热重分析（TGA）、电感耦合等离子体光谱仪（ICP）分别对催化剂性能和组成进行了表征和分析。通过线性扫描伏安对催化剂在酸性和碱性条件下的析氢性能进行了评价,研究结果表明,非晶态NiP/还原氧化石墨烯复合催化剂（NiP/RGO）展现出优异的电催化性能。在0.5 mol/L H₂SO₄中的起始过电位为89.0 mV,塔菲尔斜率为135.1 mV/decade;在1 mol/L NaOH中,起始过电位为116.1 mV,塔菲尔斜率为122.4 mV/decade,这与商业化Pt黑催化剂很接近。500次循环以后,催化剂活性没有明显下降,表明该催化剂具有良好的稳定性。该研究提供了一种简单可行的制备非贵金属磷化物方法用于电催化析氢反应。     

以次磷酸镍为原料制备NiP和NiPB非晶态合金的新方法

以次磷酸镍为原料用化学还原法制备出了NiP和NiPB非晶态合金.用ICP、XRD和TEM等方法对催化剂物性进行了表征.研究了制备条件，如原料浓度、温度、pH值及引发剂的加入对制备NiP非晶态合金的影响.在300 K下所制备的NiP非晶态合金平均粒径约为30 nm.研究了原料浓度与原料配比对NiPB非晶态合金物性的影响，可通过改变原料浓度和配比得到所需组成的NiPB非晶态合金. NiPB非晶合金平均粒径约为15 nm.     

HCO_3~-浓度对油气田中CO_2腐蚀的影响

应用动电位扫描和失重法研究HCO3-对油气田CO2腐蚀的影响.实验表明,当HCO3-浓度低于0.042 mol/L时,随着HCO3-浓度的增加,溶液pH升高,H+的还原速率(阴极电流密度)下降;HCO3-浓度增至0.126 mol/L时,溶液中的H2CO3、HCO3-的直接还原占主导地位,故阴极过程随HCO3-浓度的上升而加速,对阳极过程,在HCO3-浓度低于0.042 mol/L下,主要为活化过程,而且其阳极溶解电流(密度)随HCO3-浓度的增加而下降;HCO3-浓度增至0.126 mol/L时,阳极过程出现明显的活化-钝化行为.高温高压腐蚀试验显示,材料的腐蚀速率随介质HCO3-浓度的增加而下降.SEM、EDS、XRD分析表明,在较低的HCO3-浓度下,腐蚀产物膜的主要成分为FeCO3晶体,HCO3-浓度较高时,则腐蚀产物主要为Ca、Mg的化合物,并形成Ca(Fe,Mg)(CO3)2复盐.在高pH值下,Ca2+、Mg2+比Fe2+更容易沉积.     

Mechanical and corrosion behavior of amorphous and crystalline electroless Ni–W–P coatings

Two types of electroless Ni–W–P coatings: nanocrystalline with low P and amorphous with higher P content are investigated. Scanning probe microscopy is applied to study their morphology. Textured nanocrystalline coatings consist of coarse pyramids built of nanometer thick lamellas. The surface morphology of amorphous coatings is much finer and uniform. Nanohardness of all coatings depends on W content. Microhardness is increasing during the heat treatment up to 350 °C due to nickel phosphide precipitation affected by tungsten also. The wear resistance of nanocrystalline Ni–W–P coatings is much higher than that of amorphous in spite of the similar tungsten content in both. Lower corrosion resistance of amorphous Ni–W–P coatings is found by weight loss method during long-term immersion in 5 % NaCl. Electrochemical tests by potentiodynamic polarization curves in two model corrosion media—solutions of 0.5 M H₂SO₄ and 5 % NaCl—are performed. The corrosion of bi-layered Ni–W–P/Ni–P and Ni–W–P/Ni–Cu–P deposits on mild steel is also investigated. The results prove that an electroless Ni–W–P coating on mild steel extremely improves its mechanical and corrosion behavior. It is demonstrated that in addition to deposit’s structure and composition, the distribution and chemical state of alloy ingredients are also responsible for its properties.