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腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系盐雾腐蚀性能影响及仿真

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电镀与精饰 2024年第3期46卷 6-15页

作者：陈亚军陈卓王汉森隋泽寰周延峰中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 上海飞机制造有限公司上海201324 中国民航大学工程技术训练中心天津300300

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaC... 详细信息

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaCl液膜下2A12铝合金、TC4钛合金的极化曲线,建立了腐蚀产物影响下的双金属电偶腐蚀模型,分析比对了偶合体系下电解质电位、电流密度、腐蚀深度以及腐蚀产物孔隙率等关键参数。由于腐蚀产物的阻碍作用,2A12铝合金腐蚀速率由1.99 mm/a降低至0.97 mm/a,腐蚀电流密度由2.01×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.17×10^(-5)A/cm^(2),耐蚀性逐渐提高。生成的Al_(2)O_(3)、AlOOH及Al(OH)3等产物使结构逐渐致密,有效阻碍了腐蚀介质与基体的接触及带电粒子的扩散行为,因而腐蚀进程逐渐减缓。由构建的腐蚀产物影响下电偶腐蚀模型可知,在腐蚀过程中,腐蚀产物的孔隙率由0.8逐渐降低至0.2,极大地阻碍了离子的扩散和迁移过程,使得电化学腐蚀效应减弱。由试验及模拟的腐蚀深度值对比可知,试验值均落在模拟结果的10%误差范围内。

关键词：电偶腐蚀腐蚀仿真盐雾环境腐蚀行为

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金属材料的电偶腐蚀及其防护技术研究进展

热加工工艺 2022年第4期51卷 15-21页

作者：梅婉王泽华张欣杨光恒吴林涛河海大学力学与材料学院江苏南京211100

金属材料腐蚀现象随处可见,电偶腐蚀是金属材料的一种特殊腐蚀形式,不仅会导致金属材料使用寿命下降,加快金属构件失效,还会引发其他一系列局部腐蚀行为,具有严重的破坏性。针对异种金属材料电偶腐蚀问题介绍了电偶腐蚀基本原理和主要特... 详细信息

金属材料腐蚀现象随处可见,电偶腐蚀是金属材料的一种特殊腐蚀形式,不仅会导致金属材料使用寿命下降,加快金属构件失效,还会引发其他一系列局部腐蚀行为,具有严重的破坏性。针对异种金属材料电偶腐蚀问题介绍了电偶腐蚀基本原理和主要特点;阐述了异种金属材料电偶腐蚀研究进展与常用研究方法,并对电偶腐蚀防护技术进行了总结,提出电偶腐蚀与防护未来可能研究方向;探讨了电磁场作为新型物理防腐技术对金属材料腐蚀行为的影响,提出电磁场在金属材料电偶腐蚀防护方面应用的设想,为电偶腐蚀防护技术研究提供了新方向。

关键词：电偶腐蚀金属材料防腐防护措施电磁场

焦磷酸钾和双氧水对化学机械抛光中铜/钴电偶腐蚀及去除速率的影响

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电镀与涂饰 2022年第1期41卷 67-71页

作者：李浩然张保国李烨阳小帆杨朝霞河北工业大学电子信息工程学院天津300130 天津市电子材料与器件重点实验室天津300130

通过电化学测试和化学机械抛光(CMP)试验研究了pH=10的抛光液中焦磷酸钾和双氧水的质量分数对Cu/Co电偶腐蚀的影响。结果表明,适量K_(4)P_(2)O_(7)和H_(2)O_(2)的存在能够有效减小Cu与Co之间的腐蚀电位差,最小可降至11 mV。采用由0.3%H_... 详细信息

通过电化学测试和化学机械抛光(CMP)试验研究了pH=10的抛光液中焦磷酸钾和双氧水的质量分数对Cu/Co电偶腐蚀的影响。结果表明,适量K_(4)P_(2)O_(7)和H_(2)O_(2)的存在能够有效减小Cu与Co之间的腐蚀电位差,最小可降至11 mV。采用由0.3%H_(2)O_(2)、0.1%K_(4)P_(2)O_(7)和2%硅溶胶组成的抛光液进行化学机械抛光时,Cu、Co的去除速率分别为312.0Å/min和475.6Å/min。

关键词：铜钴电偶腐蚀化学机械抛光焦磷酸钾双氧水去除速率

碳纤维增强树脂基复合材料与金属典型连接件电偶腐蚀的研究进展

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材料保护 2022年第7期55卷 187-199页

作者：熊先炼王莹莹李湉侯健张海兵彭涛林冰杨明君唐鋆磊西南石油大学化学化工学院四川成都610500 西南石油大学新能源与材料学院四川成都610500 中国航发成都航空发动机有限公司四川成都610500 中国船舶重工集团公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室山东青岛266237 中蓝晨光化工研究设计院有限公司四川成都610500

为了给碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的设计和使用提供依据,针对碳纤维复合材料与金属间电偶腐蚀的问题,从碳纤维及碳纤维复合材料的结构与性能特点出发,阐述了碳纤维复合材料种类、金属材料种类、服役环境和结构件连接方式对碳纤维... 详细信息

为了给碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的设计和使用提供依据,针对碳纤维复合材料与金属间电偶腐蚀的问题,从碳纤维及碳纤维复合材料的结构与性能特点出发,阐述了碳纤维复合材料种类、金属材料种类、服役环境和结构件连接方式对碳纤维复合材料与金属之间电偶腐蚀的影响。其中,碳纤维复合材料与金属之间的铆接、螺栓连接和胶接可对电偶腐蚀产生不同的影响,而这方面的研究尚少,是今后研究的重要内容之一.

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料电偶腐蚀连接方式钝性金属

船用钛合金与其它金属电偶腐蚀行为及其防护涂层技术应用研究

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船用钛合金与其它金属电偶腐蚀行为及其防护涂层技术应用研究

作者：解辉北京化工大学

学位级别：硕士

海水是自然界中一种腐蚀性很强的介质,绝大多数金属材料在海水中均会发生不同程度的腐蚀。而钛合金由于自身易钝化的特性,使其在海水中具有极强的耐蚀性。近年来,国内船舶制造业和海洋工程得到快速的发展,越来越多的金属材料开始应用于... 详细信息

海水是自然界中一种腐蚀性很强的介质,绝大多数金属材料在海水中均会发生不同程度的腐蚀。而钛合金由于自身易钝化的特性,使其在海水中具有极强的耐蚀性。近年来,国内船舶制造业和海洋工程得到快速的发展,越来越多的金属材料开始应用于船舶和海洋工程,这也导致了其它各种金属材料与钛合金的直接接触,从而导致了较低电位金属发生了较为严重的电偶腐蚀。为此,研究钛合金与其它金属之间的电偶腐蚀行为规律,并提出相应的防护策略,为船舶异种金属材料的设计和应用提供技术支撑,对船舶行业的长远发展具有重要意义。本文针对未来海洋船舶发展对金属材料的技术需要,选择具有较好应用前景的钛合金材料(Ti80),具有代表性的船用管路材料(铜镍合金B10)和船体结构材料(921A钢),作为研究对象。采用极化曲线、电化学阻抗谱、电偶腐蚀测量、电化学噪声等电化学测试技术研究了钛合金/铜镍合金(Ti80/B10)和钛合金/结构钢(Ti80/921A)偶对在模拟海水中的电偶腐蚀行为,以及不同阴阳极面积比对电偶腐蚀的影响。同时,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪分析(EDS)和X射线光电子能谱分析(XPS)等对腐蚀形貌和腐蚀产物进行分析。综合以上结果,研究并阐明了Ti80对B10和921A电偶腐蚀行为的影响机制。在此基础上,针对电偶腐蚀防护需要,分别对钛合金表面施加阳极氧化处理和涂覆绝缘涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、拉曼光谱分析(Raman spectra)和热重测试(TGA)等对涂层进行微观表征,利用电化学测试手段评价了其对Ti80/B10和Ti80/921A电偶腐蚀的抑制作用和防护效果。主要研究内容及研究结果如下:1、在海水中浸泡2.5小时后,Ti80表面会形成一层致密的薄膜,使Ti80电位升高,之后Ti80对B10表现出较明显的电偶腐蚀加速效应。对于Ti80/B10偶对来说,Ti80显著加速了B10的腐蚀速率,这种腐蚀加速程度随着Ti80/B10面积比的增加而增加,在腐蚀时间第28天时,Ti80/B10面积比为(1/1)、(3/1)和(5/1)时,电偶电流密度均值分别为3.6μA·cm、7.0μA·cm、8.5μA·cm;B10是否耦接Ti80,其腐蚀速率变化规律大致相似,都经历了腐蚀速率先减小后增大的趋势,并在后期逐渐趋于稳定,B10腐蚀电流密度为3.3μA·cm;耦接Ti80不会改变B10的腐蚀趋势,在腐蚀初期B10的点蚀趋势较高,随着浸泡时间的增加,点蚀趋势先减小后增大;利用XPS对B10表面进行腐蚀产物成分分析,结果表明,后期B10的表层腐蚀产物由氧化亚铜和部分二价铜组成,而在深层则全部由氧化亚铜组成,深层膜对B10起到了极好的保护作用。2、在海水中浸泡过程中,Ti80始终对921A钢表现出明显的电偶腐蚀加速效应;对于Ti80/921A钢偶对来说,Ti80显著加速了921A钢的腐蚀速率,在后期也呈现出明显的加速腐蚀效果,这种腐蚀加速程度随着Ti80/921A钢的面积比的增加而增加,在腐蚀时间第28天时,Ti80/921A钢面积比为(1/1)、(3/1)和(5/1)时,电偶电流密度均值分别为1.8×10μA·cm、6.8×10μA·cm、7.0×10μA·cm,921A钢是否耦接Ti80,其腐蚀速率变化规律大致相似,都经历了腐蚀速率增大的趋势,并在后期逐渐趋于稳定,921A腐蚀电流密度为1.25×10μA·cm;耦接Ti80不会改变921A钢的腐蚀趋势,921A钢在浸泡期间为均匀腐蚀;利用EDS对921A钢进行元素分析,结果表明,921A钢表面的O元素和Cl元素含量增加,说明表面腐蚀产物为铁的氧化物和氯化物为主,该腐蚀产物不能有效地保护921A钢。3、通过对Ti80表面进行阳极氧化处理,使之形成阳极氧化膜层,研究其对Ti80/B10和Ti80/921A电偶腐蚀的抑制作用和防护效果。结果显示,阳极氧化电压为50V时,Ti80的阳极极化曲线电流密度最低(3.98×10μA·cm)、阻抗模值最大(492.5MΩ·cm),表面有较好的阻隔和防护性能;阳极氧化的Ti80/B10和Ti80/921A的电偶电流密度分别为3.7×10μA·cm、2.7×10μA·cm,而未做阳极氧化处理的Ti80/B10和Ti80/921A偶对对应的电偶电流密度分别为2.6μA·cm、8.5μA·cm,分别降低了70和31倍,表明阳极氧化后的Ti80有效降低了偶对之间的电偶电流密度,表现出一定的电偶腐蚀抑制作用和防护效果。4、将聚多巴胺改性六方氮化硼(h-BN@PDA)添加到环氧树脂涂料中,制备出绝缘防腐涂层。其中,SEM扫描电镜和EDS元素分析表明聚多巴胺成功包覆在六方氮化硼表面,表现为h-BN表面变得粗糙,C元素和O元素的比例增加;拉曼光谱分析也验证该观点,新的峰位置的产生是聚多巴胺中的邻苯二酚羟基变形导致;热重分析表明h-BN

关键词：钛合金异种金属电偶腐蚀阳极氧化涂层保护

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微区电化学测量技术在金属电偶腐蚀中的应用

材料保护 2023年第6期56卷 156-163,172页

作者：王通李长光李兆斌北京遥感设备研究所北京100854

微区电化学测量技术可在微米级甚至亚微米级尺度对金属电偶腐蚀进行原位检测,为深入研究金属电偶腐蚀提供了新途径。介绍了金属电偶腐蚀的基本原理及其主要影响因素,综述了丝束电极技术(WBE)、局部电化学阻抗谱技术(LEIS)、扫描振动电... 详细信息

微区电化学测量技术可在微米级甚至亚微米级尺度对金属电偶腐蚀进行原位检测,为深入研究金属电偶腐蚀提供了新途径。介绍了金属电偶腐蚀的基本原理及其主要影响因素,综述了丝束电极技术(WBE)、局部电化学阻抗谱技术(LEIS)、扫描振动电极技术(SVET)、扫描电化学显微技术(SECM)、扫描开尔文探针技术(SKP)等常用的微区电化学测量技术的优缺点及应用现状,最后对其未来发展进行了展望。

关键词：电偶腐蚀影响因素微区电化学测量技术应用

304不锈钢/FeMnSi记忆合金偶对在海水中的电偶腐蚀行为研究

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304不锈钢/FeMnSi记忆合金偶对在海水中的电偶腐蚀行为研究

作者：种建涛大连海事大学

学位级别：硕士

为研究海水环境中FeMnSi记忆合金管接头与304不锈钢海水管路由于电位差造成的电偶腐蚀问题,本文通过电化学测试、腐蚀失重法、腐蚀表面形貌和产物元素分析等检测手段以及数值仿真技术,针对FeMnSi记忆合金与304不锈钢,系统地分析和研究... 详细信息

为研究海水环境中FeMnSi记忆合金管接头与304不锈钢海水管路由于电位差造成的电偶腐蚀问题,本文通过电化学测试、腐蚀失重法、腐蚀表面形貌和产物元素分析等检测手段以及数值仿真技术,针对FeMnSi记忆合金与304不锈钢,系统地分析和研究了单一金属以及二者组成的电偶对的腐蚀行为、腐蚀机理以及影响因素。对单一金属材料的研究发现,FeMnSi记忆合金的开路电位是-0.28V,304不锈钢的开路电位是-0.08V,电位差是0.2V。两种金属在海水中均发生钝化,FeMnSi记忆合金的腐蚀类型为点蚀。腐蚀90d时,FeMnSi记忆合金的腐蚀速率为0.0157mm/a,304不锈钢的腐蚀速率为0.0102mm/a,304不锈钢在海水中的耐腐蚀性能优于FeMnSi记忆合金。随着腐蚀时间的延长,FeMnSi记忆合金的腐蚀速率先增大后减小,304不锈钢的腐蚀速率先减小后增大。温度升高,两种金属的电荷转移电阻减小,自腐蚀电流密度增大,耐腐蚀性降低。对FeMnSi记忆合金/304不锈钢偶对的研究发现,偶对的阳极FeMnSi记忆合金发生溶解反应,腐蚀加剧,腐蚀过程与自腐蚀相同,而阴极304不锈钢几乎不发生腐蚀。偶对的电偶电位为-0.16V,电偶电流密度为1.8E-6A/cm。与两合金自腐蚀速率相比,FeMnSi记忆合金电偶腐蚀速率增大,304不锈钢电偶腐蚀速率减小;FeMnSi记忆合金的腐蚀类型为点蚀,腐蚀产物为FeO、Fe O(OH)、FeO和Fe O的混合物。电偶电流密度随阴阳极面积比的增加而增加,随温度的升高而增大。利用comsol软件模拟了FeMnSi记忆合金/304不锈钢偶对的电偶电流、电偶电位和腐蚀深度的分布,电流密度在偶接区最大且变化剧烈,阳极的腐蚀深度在偶接区最大,随着与偶接区的距离增大,腐蚀深度减小明显。仿真结果与试验结果吻合较好。仿真结果表明,电偶电流密度和电偶电位随阴阳极面积比的增加而增加,偶对阳极FeMnSi记忆合金的腐蚀深度随阴阳极面积比的增加、腐蚀时间的延长而增大,FeMnSi记忆合金腐蚀90d的腐蚀深度为4.15um。在110MPa的拉伸载荷下,偶对阳极FeMnSi记忆合金腐蚀10000d发生塑性变形,记忆合金的电偶电流密度和腐蚀深度随机械载荷的增加而增大。

关键词： 304不锈钢 FeMnSi记忆合金电偶腐蚀腐蚀仿真

钛合金表面复合防护技术及其电偶腐蚀行为研究

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钛合金表面复合防护技术及其电偶腐蚀行为研究

作者：陈吉会西安工业大学

学位级别：硕士

钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀好等特性,被誉为“海洋金属”,近几年在海洋工程装备中得到了广泛应用。但是,当钛合金与电位较低的异种金属连接使用时,容易发生电偶腐蚀,引起异种金属的加速腐蚀,造成巨大的安全隐患。因此,亟需对... 详细信息

钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀好等特性,被誉为“海洋金属”,近几年在海洋工程装备中得到了广泛应用。但是,当钛合金与电位较低的异种金属连接使用时,容易发生电偶腐蚀,引起异种金属的加速腐蚀,造成巨大的安全隐患。因此,亟需对钛合金表面进行防护并对其电偶腐蚀行为进行系统研究,为钛合金在海洋领域的应用奠定理论及实践基础。本课题通过对TC4钛合金表面进行微弧氧化(MAO)与多弧离子镀复合处理,并对其与AH36合金、7075合金、AZ31合金连接的电偶腐蚀行为进行研究。采用SEM、XRD对膜层和腐蚀产物的形貌以及物相组成进行检测和分析;利用涂层附着力自动划痕仪和粗糙度测试仪对MAO膜层的结合力和粗糙度进行检测;利用极化曲线法研究了TC4与三种材料连接后的电偶腐蚀倾向。开展了螺栓连接浸泡实验,采用电偶腐蚀计对腐蚀电流进行监测,采用失重试验测试其电偶腐蚀速率,最后研究了电偶腐蚀对TC4钛合金及异种金属的抗拉强度的影响规律。其主要研究结果如下:(1)不同电压下对TC4进行微弧氧化处理,结果表明:随着电压的升高,MAO镀层孔隙直径逐渐增大,孔隙率先减小后增加,表面粗糙度逐渐增大,当电压为450V时,其孔隙率为4.5%,表面粗糙度为1.52μm。MAO镀层相组成为锐钛矿Ti O(101)和金红石Ti O(110)。TC4钛合金微弧氧化处理后,可以将与其连接的AH36、7075和AZ31合金的平均电偶腐蚀速率分别降低150%,409%和327%;浸泡试验表明:TC4微弧氧化处理可以大幅降低与AH36和7075合金之间的电偶腐蚀敏感度,使其由均匀腐蚀转变为局部腐蚀。但是,对AZ31合金的电偶腐蚀抑制程度较低;TC4钛合金经微弧氧化处理,可将其与AH36钢和7075铝合金偶接的电偶腐蚀等级分别由处理前的D级提高到A级,该处理对其与AZ31合金偶接的电偶腐蚀抑制程度较低,仍为E级。TC4微弧氧化处理后分别与三种合金连接,经电偶腐蚀15天后,可将三种合金的抗拉强度分别提高1.2%、4.5%和4.2%。(2)采用多弧离子镀技术在不同铬靶电流下对TC4经微弧氧化后的表面进行复合处理。研究结果表明:随铬靶电流增大,复合膜层表面的孔隙率逐渐降低,当铬靶电流为75 A时,镀层孔隙率可以降低85.3%;复合膜层的膜基结合力保持不变,为67N;表面粗糙度呈先增加后减小趋势,当铬靶电流为75A时,其表面粗糙度最低为1.45μm。多弧离子镀膜层的相组成为Cr N、CrN、Cr以及少量Cr的氧化物相。复合处理可将与其连接的AH36合金、7075合金和AZ31合金的电偶腐蚀速率分别提高34.5%、79.0%和25.0%。TC4微弧氧化后,经复合处理后,与其偶接的AH36和7075合金的电偶腐蚀等级均由复合处理前的A级降至B级,与其偶接的AZ31的电偶腐蚀等级保持E级。复合处理后,分别与AH36、7075和AZ31连接,并经电偶腐蚀15天后,三种合金的抗拉强度,比复合处理前分别提高3.4%、3.0%和11%。(3)在不同N:Ar流量比条件下,采用多弧离子镀对微弧氧化后的TC4钛合金表面进行复合处理。结果表明:随着氮气流量比例增大,镀层表面孔隙率和膜层表面粗糙度均逐渐降低,当N:Ar流量比为10:1时,镀层表面孔隙率和粗糙度分别为0.12%和1.40μm。Cr N膜层的相组成为Cr N和CrN。当气流量比为10:1时,复合处理后的TC4合金与AH36合金、7075铝合金、AZ31镁合金连接,可将三种合金的电偶腐蚀速率分别降低18.2%、55.8%和20.1%。TC4表面经复合处理后与AH36合金和7075合金连接,其电偶腐蚀等级均提高为A级,其与AZ31连接时,电偶腐蚀等级保持E级。经复合处理后的TC4分别与AH36合金、7075合金和AZ31合金连接,并经电偶腐蚀15天后,可将三种合金的抗拉强度较不增加氮气流量时,分别提高0.4%、11.0%和8.0%。(4)采用微弧氧化和多弧离子镀对TC4合金表面进行复合处理,当微弧氧化电压为450V,多弧离子镀铬靶电流为75A,气流量N:Ar比为10:1时,可以显著降低钛合金与TC4合金与AH36合金、7075铝合金、AZ31镁合金连接的电偶腐蚀敏感度。

关键词： TC4 微弧氧化多弧离子镀电偶腐蚀腐蚀电流极化曲线

具有阴极电泳涂层AM50镁合金与钢接触电偶腐蚀

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稀有金属材料与工程 2009年第7期38卷 1158-1163页

作者：张津沈阳吴超云曾荣昌北京科技大学北京100083 重庆工学院重庆400050

研究了AM50裸镁合金及在裸镁合金上进行阴极电泳处理、硅烷预处理再阴极电泳处理3种不同样件与Q235钢螺栓连接在5%NaCl水溶液中浸泡的腐蚀规律,仔细观察对比3种不同表面状态的镁合金在不同时间浸泡后的表面腐蚀情况,测定各自的腐蚀速率... 详细信息

研究了AM50裸镁合金及在裸镁合金上进行阴极电泳处理、硅烷预处理再阴极电泳处理3种不同样件与Q235钢螺栓连接在5%NaCl水溶液中浸泡的腐蚀规律,仔细观察对比3种不同表面状态的镁合金在不同时间浸泡后的表面腐蚀情况,测定各自的腐蚀速率,对腐蚀后的区域进行微观分析,并用腐蚀模型对其腐蚀的行为规律进行了解释。结果表明:镁合金可以通过阴极电泳处理获得耐蚀防护涂层,硅烷预处理可以进一步提高电泳膜层与基体的附着力,从而大大提高镁合金与钢螺栓接触的耐电偶腐蚀性;AM50镁合金与Q235钢螺栓接触电偶腐蚀的影响区面积不随腐蚀时间的延长而增大,其电偶腐蚀速度沿纵深方向(与螺栓接触方向)比横向的均匀腐蚀速度快。

关键词：电偶腐蚀镁合金 Q235钢阴极电泳