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Investigating local corrosion processes of magnesium alloys with scanning probe electrochemical techniques: A review

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Journal of Magnesium and Alloys 2022年第11期10卷 2997-3030页

作者： Mara Cristina Lopes de Oliveira Rejane Maria Pereira da Silva Ricardo M.Souto Renato Altobelli Antunes Federal University of ABC Center for EngineeringModeling and Applied Social SciencesAv.Dos Estados500109210-580Santo AndréSP Brazil Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares IPEN/CNENAv.Prof.Lineu Prestes2242São PauloBrazil Institute of Material Science and Nanotechnology University of La LagunaP.O.Box 456La LagunaTenerife 38200Spain

The study of corrosion of magnesium and its alloys has emerged a hot topic in the applications of lightweight structural materials. The inherently high electrochemical activity of bare magnesium surfaces still lacks a convincing mechanism to describe the observed experimental characteristics, and it has prompted the development of various types of protective coatings with the aim of slowing metal dissolution. In recent years, new instruments and techniques have been developed to study with spatial resolution the local corrosion processes that occur in metallic materials in general, and for magnesium and its alloys in particular, both for bare surfaces and coated. Scanning microelectrochemical techniques, such as local electrochemical impedance spectroscopy(LEIS), scanning electrochemical microscopy(SECM), scanning vibrating electrode technique(svet), scanning ion-selective electrode technique(SIET) and scanning Kelvin probe(SKP) can provide information about the local electrochemical activity of metallic surfaces. In the present work, the applications of these techniques in corrosion studies of magnesium and its alloys are reviewed. Assessment of corrosion mechanisms, barrier properties of conventional coatings and active corrosion behavior of self-healing coatings are examined. Limitations and future developments in this area are discussed.

关键词： Magnesium alloys LEIS SECM svet SIET SKP

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Photoelectrochemical effect of Cu_(2)O on the corrosion behavior of Cu in sodium sulfate solution

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第29期160卷 46-54页

作者： Jiarun Li Feng Qian Chongqing Guo Ning Wang Zhuoyuan Chen Lei Wang School of Environment and Safety Engineering Qingdao University of Science and TechnologyQingdao 266042China Key Laboratory of Marine Environmental Corrosion and Bio-fouling Institute of OceanologyChinese Academy of SciencesQingdao 266071China School of Materials Science and Hydrogen Energy Foshan UniversityFoshan 528000China

The electrochemical associated with photoelectrochemical behaviors of Cu electrodeposited with Cu_(2)O layer were investigated in this work.The corrosion of Cu was promoted due to the enhanced anodic and cathodic processes under AM 1.5illumination compared with that in the darkness,especially for the anodic process.The photoinduced corrosion of Cu by Cu_(2)O was detected by Scanning Vibrating Electro Technique(svet).The effect of Cu_(2)O on the promotion of Cu corrosion under illumination can be as-cribed to the narrowed depletion layer in Cu_(2)O under illumination,which facilitates the separation of hole-electron pairs.The resultant holes give rise to the oxidation of the Cu matrix and lead to a pro-moted corrosion consequently.Besides,a method for in-situ determining the photoinduced current of a semiconductor material is proposed.

关键词： Photoinduced corrosion Cu_(2)O Copper svet P-type semiconductor

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热输入对Q1100钢焊接接头低温韧性及耐蚀性能的影响

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材料研究学报 2022年第8期36卷 617-627页

作者：陈杰李红英周文浩张青学汤伟刘丹中南大学材料科学与工程学院长沙410083 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湘潭411101

采用10 kJ/cm和15 k J/cm两种焊接热输入对Q1100超高强钢进行熔化极气体保护焊,研究焊接接头的组织性能及局部腐蚀行为。结果表明:两种热输入焊接接头的焊缝组织主要为针状铁素体和少量的粒状贝氏体,粗晶区组织均为板条贝氏体,细晶区组... 详细信息

采用10 kJ/cm和15 k J/cm两种焊接热输入对Q1100超高强钢进行熔化极气体保护焊,研究焊接接头的组织性能及局部腐蚀行为。结果表明:两种热输入焊接接头的焊缝组织主要为针状铁素体和少量的粒状贝氏体,粗晶区组织均为板条贝氏体,细晶区组织均为板条贝氏体和粒状贝氏体,临界相变区组织为多边形铁素体、马奥岛和碳化物的混合组织。两种热输入焊接接头中电荷转移电阻均为母材>热影响区>焊缝区,母材耐蚀性最好,热影响区次之,焊缝区耐蚀性最差。在腐蚀过程中,焊缝区作为阳极最先被腐蚀,当腐蚀一定时间后,腐蚀位置发生改变,阳极腐蚀区域转移到母材区,而焊缝区作为阴极得到保护。热输入为10 k J/cm时,焊接接头具有更好的低温韧性和耐蚀性,其焊缝和热影响区-40℃冲击功分别为46.5 J和30.2 J。

关键词：金属材料 Q1100超高强钢 svet 热输入焊接接头耐腐蚀性能

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Corrosion Inhibition of Galvanized Steel in NaCl Solution by Tolytriazole

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Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2019年第4期32卷 471-480页

作者： Yanhong Yan Hongwei Shi Jun Wang Fuchun Liu En-Hou Han CAS Key Laboratory of Nuclear Materials and Safety Assessment Institute of Metal ResearchChinese Academy of Sciences Department of Chemistry Northeastern University

Corrosion inhibition of tolytriazole for galvanized steel was studied in 5 mM NaCl by using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy(EIS), scanning vibrating electrode technique(svet). The results of EIS and polarization tests indicate that tolytriazole is effective in corrosion inhibition of galvanized steel. As the concentration of tolytriazole is increased to 0.01 M, the inhibiting efficiency reaches above 98%. The low values of anodie and cathodic current density in svet maps suggest that the complex of tolytriazole with galvanized steel inhibits the anodic and cathodie reactions of corrosion of zinc. The adsorption behaviour of tolytriazole is found to conform to Langmuir adsorption isotherm, which is typical chemical adsorption.

关键词： Tolytriazole Galvanized steel Corrosion inhibition Potentiodynamic curves Electrochemical impedance spectroscopy svet

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紫铜在有机酸环境中的腐蚀行为及规律研究

紫铜在有机酸环境中的腐蚀行为及规律研究

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作者：张成江苏科技大学

学位级别：硕士

紫铜是一种应用广泛的金属材料,具有非常好的导电性和导热性,常用于电器和电子市场、船舶运输、工业机械和设备的制造等领域。然而,紫铜在使用过程中经常会被外部环境产生的有机酸污染物腐蚀和损坏,最终引起设施失效。另外,外部环境中... 详细信息

紫铜是一种应用广泛的金属材料,具有非常好的导电性和导热性,常用于电器和电子市场、船舶运输、工业机械和设备的制造等领域。然而,紫铜在使用过程中经常会被外部环境产生的有机酸污染物腐蚀和损坏,最终引起设施失效。另外,外部环境中的温度、气体污染物等因素也会加重有机酸污染物对紫铜的腐蚀行为。因此,研究有机酸污染物和复合环境因素对紫铜的腐蚀行为具有重要的理论和现实意义。本文先利用浸泡法结合宏观电化学和微区电化学(svet)测试方法研究了有机酸污染物和复合环境因素对紫铜的电化学腐蚀行为;其次,利用暴露加速实验法结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对紫铜暴露在有机酸气相环境下腐蚀产物的形貌和成分进行表征与分析,揭示了紫铜在有机酸环境中的腐蚀机理;最后,通过微区电化学、扫描电子显微镜研究方法评估了在有机酸环境中添加缓蚀剂对紫铜试样表面的保护作用。在模拟的两组有机酸溶液中,紫铜的腐蚀速率都随浸泡时间先减小再增大,且svet显示试样在甲酸中浸泡960h后阳极峰更高,阳极电流为7.271u A·cm。暴露结果表明:紫铜在两组有机酸气氛中腐蚀产物逐渐增多,甲酸气氛下试样表面被粗大的细条状颗粒完全覆盖,而乙酸气氛下试样表面腐蚀程度较轻。腐蚀产物分析结果表明,试样在有机酸环境中的最终腐蚀产物分别为氧化亚铜、甲酸铜颗粒和乙酸铜的水合物。在模拟复合环境因素腐蚀实验中,分别得到温度、浓度、气体污染物三种环境因素对紫铜腐蚀速率的影响。首先,紫铜的腐蚀速率随着环境温度的升高而加快,腐蚀形貌一般以细小颗粒或者条状颗粒呈现,温度较高时的表面腐蚀层变厚。同样,随着甲酸和乙酸浓度增加,腐蚀电流变大,试样表面腐蚀颗粒团聚成块,又出现新的腐蚀层。在有机酸浓度和环境温度一定的情况下,随着SO污染物增多,试样的腐蚀速速不断增大,容抗弧出现Warburg阻抗,甲酸环境中试样表面被大量的晶状体物质覆盖,而乙酸环境中腐蚀形貌较为清晰,表面腐蚀产物由块状晶体联结成线状乃至片状。通过在有机酸溶液中加入缓蚀剂的方法保护长期处于液态使用环境的紫铜材料。实验结果证明,加入苯丙三氮唑(BTA)后,紫铜在有机酸腐蚀液中的电荷转移电阻值和膜电阻均有所增加,抑制腐蚀效果明显。svet结果表明,紫铜的电化学活性逐渐减弱,阳极峰明显变小。当缓蚀剂BTA的浓度为0.5g/L时,试样表面较为平坦,没有较大的腐蚀坑洞,整个表面相对光滑,形成较好的保护膜层从而降低了腐蚀速率。

关键词：紫铜 svet 电化学阻抗谱腐蚀环境

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基于超高速激光熔覆的非晶涂层制备及性能表征

基于超高速激光熔覆的非晶涂层制备及性能表征

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作者：袁吴焱江苏科技大学

学位级别：硕士

作为一种全新的表面改性技术,超高速激光熔覆(Ultra-high speed laser cladding)对于降低涂稀释率,减小热输入,提高加工效率以及降低生产成本等方面均优于传统的激光熔覆。且超高速激光熔覆过程中的冷却速率极大,有助于非晶相的形成。... 详细信息

作为一种全新的表面改性技术,超高速激光熔覆(Ultra-high speed laser cladding)对于降低涂稀释率,减小热输入,提高加工效率以及降低生产成本等方面均优于传统的激光熔覆。且超高速激光熔覆过程中的冷却速率极大,有助于非晶相的形成。碳纳米管作为一种添加相加入到复合涂层中可以提高涂层的耐磨耐蚀等性能。但是国内外对于超高速激光熔覆非晶复合涂层的研究寥寥无几。本课题将超高速激光熔覆的优势与非晶涂层结合起来,通过在45钢上制备了超高速激光熔覆铁基非晶涂层以及碳纳米管/铁基非晶复合涂层,并利用凝固理论解释了激光扫描速度及碳纳米管含量对非晶涂层组织特征的影响规律,在此基础上,探究了相应非晶复合涂层显微硬度、摩擦磨损以及腐蚀性能等方面性能特征。另外探究了不同碳纳米管含量对非晶复合涂层的显微硬度、摩擦磨损以及腐蚀性能等方面的影响规律,获得的主要成果如下:激光扫描速度的增加会使得涂层表面的线粗糙度以及面粗糙度等级均有所提高,涂层厚度有所降低,当扫描速度为80.38 m/min时非晶涂层厚度最低可达44.9μm。超高速激光熔覆非晶涂层的组织从涂层底部向涂层顶部生长的规律主要为柱状树枝晶→等轴晶→非晶相。TEM测试确定涂层内含有非晶相,通过计算电子衍射光斑可知涂层内晶体相主要为α-Fe。扫描速度的改变会极大地影响到非晶涂层内的冷却速率。扫描速度提高时会极大地提高涂层的冷却速率,从而细化涂层内组织的同时还能够提高涂层中的非晶相含量。当扫描速度为80.38 m/min时涂层内的非晶含量最高可达74.78%。性能研究表明涂层内细化的组织以及较多的非晶含量不仅会提高涂层的显微硬度,还会提高涂层的耐磨性能并改善其磨损形貌。当扫描速度为80.38 m/min时非晶涂层顶部的显微硬度值最大可达1215.9 HV。与此同时,非晶相含量的增加还可以提高涂层的耐蚀性能。涂层表面的残余拉应力会随着扫描速度的提高而有所降低,使得涂层内裂纹数目逐渐减小乃至消失,这种现象会抑制腐蚀介质通过腐蚀通道向基体直接扩散,延长了腐蚀时间,抑制了非晶涂层腐蚀进程并改善涂层的腐蚀形貌。扫描振动电极技术(svet)显示较高的扫描速度下具有较低的阳极腐蚀电流且腐蚀电流较为平稳,说明此时涂层耐蚀性较佳。为进一步提高非晶涂层的性能,在非晶粉末中加入不同含量的镀镍碳纳米管并进行超高速激光熔覆试验。结果显示,碳纳米管含量的增加会促进其细晶强化作用并细化复合涂层的组织。但是C元素的加入会使其与涂层本身自带的Nb元素发生反应,改变涂层原有的非晶体系,从而在降低涂层的非晶形成能力同时也减少了涂层内的非晶含量。当碳纳米管含量从0 wt.%增加到1 wt.%时,非晶含量会从48.16%降低至27.18%。涂层的显微硬度会随着碳纳米管含量的增加而有所降低,其原因与非晶含量的降低有一定的关系。碳纳米管的自润滑性能会随着添加的碳纳米管含量增加而表现得更为突出,降低了复合涂层摩擦系数的同时也提高了涂层的耐磨性。由于镀镍碳纳米管具有良好的分散作用以及其桥接裂纹的作用,所以随着碳纳米管从0 wt.%增加至1 wt.%时,SKP以及svet等结果会显示涂层表面的阳极腐蚀电流有所降低,而电子逸出功有所增加,而这些均代表着涂层的耐蚀性能有所提高,且腐蚀形貌从大区域的晶体剥落逐渐改善为浅点蚀坑。

关键词：超高速激光熔覆非晶涂层碳纳米管 TEM svet

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2024铝合金表面PEDOT涂层的电化学制备及耐腐蚀性能

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金属学报 2020年第11期56卷 1541-1550页

作者：高博文王美涵闫茂成赵洪涛魏英华雷浩沈阳大学机械工程学院沈阳110044 中国科学院金属研究所沈阳110016

分别采用循环伏安法和恒电流法在2024铝合金基底上电沉积聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)涂层,考察在3种电解质溶液(高氯酸锂(LiClO_(4))和十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液,邻苯二甲酸氢钠(C_(8)H_(5)NaO_(4))和SDS水溶液,六氟磷酸四丁铵(TBAPF_(... 详细信息

分别采用循环伏安法和恒电流法在2024铝合金基底上电沉积聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)涂层,考察在3种电解质溶液(高氯酸锂(LiClO_(4))和十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液,邻苯二甲酸氢钠(C_(8)H_(5)NaO_(4))和SDS水溶液,六氟磷酸四丁铵(TBAPF_(6))乙腈溶液)中聚合3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)对PEDOT涂层生长和形貌的影响。通过电偶腐蚀、电化学阻抗谱(EIS)和扫描振动电极技术(svet)研究PEDOT涂层与铝合金基底之间的相互作用。结果表明,TBAPF_(6)不仅对基底具有钝化和缓蚀作用,而且能够显著降低EDOT的氧化电位。恒电流法制备的涂层表面呈球状团聚且完整致密。电偶腐蚀和EIS结果表明,PEDOT涂层阻隔了腐蚀介质并使基底钝化,其阻值在DHS溶液(3.5 g/L(NH_(4))_(2)SO_(2)+0.5 g/L NaCl)中浸泡3 d后达到最大。svet结果表明,破损的PEDOT涂层能够促进表面电荷离域,避免电荷集中,产生电化学保护效应。

关键词： PEDOT涂层 2024铝合金电沉积 EIS svet

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碳钢表面导电PEDOT涂层的电化学制备及防腐性能

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表面技术 2020年第9期49卷 298-305页

作者：高博文王美涵闫茂成雷浩沈阳大学机械工程学院沈阳110044 中国科学院金属研究所国家金属腐蚀控制工程技术研究中心沈阳110016 中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护实验室沈阳110016

目的在Q235钢基底上电沉积致密导电聚合物PEDOT涂层,利用PEDOT的良好导电性,避免电荷集中,提高Q235钢的防腐性能。方法在十二烷基硫酸钠(SDS)和高氯酸锂(LiClO4)溶液中,通过电化学恒电流方法在Q235碳钢基底上电聚合EDOT。采用循环极化... 详细信息

目的在Q235钢基底上电沉积致密导电聚合物PEDOT涂层,利用PEDOT的良好导电性,避免电荷集中,提高Q235钢的防腐性能。方法在十二烷基硫酸钠(SDS)和高氯酸锂(LiClO4)溶液中,通过电化学恒电流方法在Q235碳钢基底上电聚合EDOT。采用循环极化、开路电位监测(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)及扫描振动电极(svet)等手段,研究导电PEDOT涂层与碳钢基底的电化学交互作用及其对基底腐蚀行为的影响规律。结果在电流密度为5 mA/cm^2的条件下,沉积的PEDOT涂层最完整、致密,具有球状团聚表面形貌。PEDOT/Q235电极在3.5%NaCl溶液中浸泡40 h后电偶电流密度为-15μA/cm^2,电偶电压为-715 mV。多次循环极化曲线基本重合,体现出良好的电化学稳定性。开路电位和EIS结果表明,PEDOT涂层4 d后钝化了基底,对基底产生保护。svet结果证明,PEDOT涂层能够形成电子离域,避免电荷集中,涂层划痕区的电流密度从628μA/cm^2降低到23.8μA/cm^2。结论PEDOT涂层可以减轻Q235基底在NaCl溶液中的腐蚀,其减缓腐蚀的能力归因于其结构致密、钝化基底及减少表面电荷集中。

关键词： PEDOT涂层 Q235钢恒电流电化学 svet

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Monel K-500合金在人造海水中的点蚀特征的研究

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装备环境工程 2022年第6期19卷 106-112页

作者：秦明花郑文杰王娟朱玉亮钢铁研究总院特殊钢研究所北京100081 武汉第二船舶设计研究所武汉430064

目的研究Monel K-500合金在海水环境中的点蚀特征。方法采用扫描振动电极技术(svet)中的恒电流模式,研究Monel K-500合金点蚀的萌生及生长过程,通过扫描电镜(SEM)表征点蚀区域的形貌特征。结果svet结果显示,负电位会从点蚀中心位置向其... 详细信息

目的研究Monel K-500合金在海水环境中的点蚀特征。方法采用扫描振动电极技术(svet)中的恒电流模式,研究Monel K-500合金点蚀的萌生及生长过程,通过扫描电镜(SEM)表征点蚀区域的形貌特征。结果svet结果显示,负电位会从点蚀中心位置向其边界区域转移,且更负的大阳极区能够吞并电位高的小阳极区。SEM结果显示,点蚀附近会发生TiC表面腐蚀产物的堆积、TiC周围基体的溶解及TiC的脱落。结论钝化膜具有优异的自我修复能力,这是点蚀扩展缓慢的主要原因,且Monel K-500合金能够通过相互吞并、贯通的方式生长。Monel K-500合金点蚀的萌生主要与TiC的析出有关,可通过成分及工艺的优化来控制TiC的数量及分布,进一步提高合金的耐点蚀性能。

关键词： Monel K-500合金点蚀 svet SKP 自修复 TiC

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不锈钢腐蚀速率表征方法比较

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山东化工 2022年第23期51卷 158-161页

作者：费迎红曲淑英于顺洋于洪烟台大学土木工程学院山东烟台264005 中国科学院烟台海岸带研究所山东烟台264003

常用的腐蚀速率测量方法有极化曲线、电化学阻抗等,随着微电极技术和测量技术的发展,近年来兴起的微区扫描振动电极技术能够实时观测和定量腐蚀过程。本文以304不锈钢在NaCl介质中添加不同浓度的钨酸钠的腐蚀行为为研究对象,通过传统的... 详细信息

常用的腐蚀速率测量方法有极化曲线、电化学阻抗等,随着微电极技术和测量技术的发展,近年来兴起的微区扫描振动电极技术能够实时观测和定量腐蚀过程。本文以304不锈钢在NaCl介质中添加不同浓度的钨酸钠的腐蚀行为为研究对象,通过传统的动电位极化曲线以及电化学阻抗谱分析了早期腐蚀动力学行为,进一步开展基于扫描振动电极技术(svet)的分析表征不锈钢的腐蚀速率,通过扫描得到各个点位的腐蚀电流密度。通过对比得知,扫描振动电极技术测量结果更加实时精确,可以为腐蚀研究提供重要的技术支持。

关键词： 304不锈钢腐蚀电化学腐蚀速率 svet

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