学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

锌及碳钢镀锌层在模拟大气环境中失效过程的电化学研究

作　者: 郑利云
导　师: 张鉴清
学　校: 浙江大学
专　业: 物理化学
关键词: 大气腐蚀 薄液膜 EIS 阴极极化曲线 微观形貌
分类号: TG171
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 94次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本论文采用模拟金属大气腐蚀的“薄液膜”研究装置,应用电化学阻抗谱、阴极极化曲线等电化学技术,并结合SEM-EDS等材料结构测试手段,对常见的典型金属材料锌及其合金、Q235钢及镀锌钢的大气腐蚀行为进行了室内模拟加速腐蚀实验考察其电化学行为。锌合金中基体相与共晶相之间的微电偶作用,导致锌合金的腐蚀较纯锌快。锌合金在薄液膜下的腐蚀明显快于本体溶液中。纯锌在本体溶液中腐蚀速率大于400μm和300μm薄液膜下的,并在198μm薄液膜下表现出最大的腐蚀速率。电化学阻抗谱中,高频和中频区分别出现一个容抗弧,在低频区出现有限扩散行为。而纯锌在低于300μm液膜下,在中低频区域还会出现感抗,可能与Zn(Ⅰ)和zn(Ⅱ)中间体粒子有关。薄液膜条件下锌为局部腐蚀,而在本体条件下则偏向均匀腐蚀。浸泡后试样表面不同区域上腐蚀产物的组成种类相同但含量不等。Q235钢在薄液膜条件下腐蚀速率较本体溶液中大,受氧气扩散过程控制。含Cl-环境中,Q235钢腐蚀产物分成两层,其中外层为多孔疏松层,而内层主要含a-FeOOH、γ-FeOOH组成的锈层,且液膜越薄时,锈层内层越厚。本体溶液中腐蚀产物仅为一层且疏松多孔。在阴极过程控制和腐蚀产物的共同影响下,202μm薄液膜下出现最大腐蚀速率。碳钢上锈层保护性弱,较长时间浸泡后,Q235钢仍有较大腐蚀速率。Q235钢表面电沉积锌后,失效过程主要表现为锌层的腐蚀。镀锌钢在3.5wt.% NaCl溶液本体中的腐蚀速率明显低于薄液膜下的腐蚀速率,其腐蚀过程受阴极过程控制,阴极极化曲线中出现氧气还原的极限扩散电流平台。在电化学阻抗谱中,中频和高频区分别出现一个时间常数,在低频区出现了有限扩散阻抗。镀锌钢在99μm液膜下出现最大腐蚀速率。较厚液膜下,初期腐蚀速率随液膜减薄而增大,后期腐蚀速率与本体中接近。镀锌钢上镀锌层腐蚀形态表现为局部腐蚀。根据电化学结果和形貌表征提出腐蚀模型探讨了镀锌钢的腐蚀的四个阶段,包括镀层表层氧化层破坏阶段、完整镀层的溶解阶段、镀层破坏后电偶保护阶段和镀层严重破坏后钢基体腐蚀阶段。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 大气腐蚀及其影响因素  10-11
  1.2 金属材料大气腐蚀研究方法  11-14
    1.2.1 电化学方法  11-13
    1.2.2 表征方法  13
    1.2.3 模拟大气环境  13-14
  1.3 锌大气腐蚀、碳钢腐蚀与防护层的研究现状  14-20
    1.3.1 锌的大气腐蚀研究  14-17
    1.3.2 碳钢的腐蚀与防护  17-18
    1.3.3 镀锌钢中镀层失效研究  18-20
  1.4 本论文的研究目标和研究内容  20-21
  本章参考文献  21-26
第二章 薄液膜条件下锌及其合金大气腐蚀行为研究  26-46
  2.1 实验  26-28
    2.1.1 实验材料及实验装置  26-27
    2.1.2 电化学测试  27-28
    2.1.3 XRD,显微红外光谱,SEM-EDS  28
  2.2 结果与讨论  28-42
    2.2.1 微观结构  28-29
    2.2.2 阴极极化曲线  29-31
    2.2.3 EIS研究  31-36
    2.2.4 腐蚀产物表征  36-42
  2.3 结论  42-44
  本章参考文献  44-46
第三章 Q235钢在模拟自然条件下失效行为研究  46-58
  3.1 实验  46-47
    3.1.1 电化学测试  47
    3.1.2 腐蚀形貌表征  47
  3.2 结果及讨论  47-56
    3.2.1 极化曲线  47-49
    3.2.2 EIS  49-52
    3.2.3 形貌表征  52-55
    3.2.4 机理讨论  55-56
  3.3 结论  56-57
  本章参考文献  57-58
第四章 镀锌钢在模拟大气环境中的腐蚀研究  58-74
  4.1 实验  58-59
    4.1.1 电沉积锌  58
    4.1.2 锌镀层的腐蚀电化学研究  58-59
    4.1.3 腐蚀后形貌表征  59
  4.2 结果及讨论  59-70
    4.2.1 镀层表征  59-60
    4.2.2 腐蚀电化学行为  60-65
    4.2.3 形貌分析  65-68
    4.2.4 碳钢上锌镀层失效模型  68-70
  4.3 结论  70-72
  本章参考文献  72-74
第五章 结论与展望  74-78
  5.1 结论  74-76
  5.2 展望  76-78
附录  78-80
致谢  80

相似论文

  1. 铝阳极在NaCl溶液中的缓蚀剂的研究,TG174.42
  2. 组织及合金元素对高性能铁路车辆用钢耐蚀性影响的研究,TG142.13
  3. 碳钢在薄液膜下腐蚀动力学过程随机腐蚀单元模型研究,TG171
  4. 热浸镀钢材在海洋环境中腐蚀行为的对比研究,TG172.5
  5. 含Al-Si-Ni的低碳钢耐腐蚀行为,TG142.31
  6. B450NbRE钢耐大气腐蚀性能的研究,TG172.3
  7. 模拟大气环境中SO_2与NaCl对金属腐蚀影响的研究,TG172.3
  8. 09CuPTiRE耐腐蚀钢的开发,TF777;TG335
  9. 碳纤维/不饱和聚酯树脂复合材料湿热老化行为研究,TB332
  10. 船舶涂层服役性能评价及管理系统的设计与开发,U661.5
  11. 船用上层建筑与管路典型材料海水腐蚀研究,U668.1
  12. 几种船舶涂层失效过程的电化学阻抗谱研究,U661.5
  13. 地质综合研究数据支持技术研究,P5
  14. 铝硅合金上电沉积Fe-Co-Ni合金镀层的工艺及性能研究,TG174.4
  15. 稀土镁合金微弧氧化工艺及陶瓷层性能研究,TG174.453
  16. 丝胶蛋白/磷酸钙盐复合材料的制备工艺研究,TB332
  17. 大气腐蚀起始阶段微液滴现象研究,TG172
  18. 水合物抑制、防聚显微操作系统及THF、TBAB水合物生长和粘附力研究,TE832
  19. 超声辅助硬态切削切屑形态与表面加工质量的试验研究,TG506.5
  20. 硅基溶胶直接静电纺纤维形成机理及生物模拟矿化,TQ340.6

中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 金属腐蚀理论
© 2012 www.xueweilunwen.com