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藤壶附着对低合金高强度钢牺牲阳极保护效果的影响

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表面技术 2023年第8期52卷 226-236页

作者：蔡凡帆黄彦良邢少华许勇王秀通中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 中国船舶重工集团公司第七二五研究所山东青岛266237

目的探索藤壶附着对低合金高强度钢阴极保护效果的影响,研究海洋中大型污损生物附着下金属材料的腐蚀规律。方法在青岛胶州湾进行腐蚀挂板实海暴露实验,运用纱网箱隔离藤壶幼虫作为对照组。在暴露6个月和12个月后回收腐蚀挂板,研究藤壶... 详细信息

目的探索藤壶附着对低合金高强度钢阴极保护效果的影响,研究海洋中大型污损生物附着下金属材料的腐蚀规律。方法在青岛胶州湾进行腐蚀挂板实海暴露实验,运用纱网箱隔离藤壶幼虫作为对照组。在暴露6个月和12个月后回收腐蚀挂板,研究藤壶附着后挂板腐蚀形貌、腐蚀产物和阴极保护效率的变化。在室内进行模拟实验,研究牺牲阳极对存在藤壶附着的钢的保护效果。结果在施加牺牲阳极保护后,藤壶附着下的钢表面具有更明显的局部腐蚀坑,且多位于藤壶附着的边缘位置。藤壶附着对牺牲阳极保护效率的影响有限,藤壶附着钢的极化电位相较于无藤壶附着钢的极化电位更负,保护电流密度更小。藤壶附着钢的未附着区域的保护电流密度(63.9μA/cm^(2))比无藤壶附着钢(46.3μA/cm^(2))的保护电流密度高。XRD谱、拉曼光谱和SEM图表明,藤壶附着不影响腐蚀产物或沉积物的组成。结论在牺牲阳极保护下,处于藤壶附着边缘和中心位置的钢,可作为氧浓差电池的阳极,在自催化的协同作用下,腐蚀过程加速,形成了严重的局部腐蚀。同时,藤壶附着可使钢的有效工作面积下降,导致藤壶附着下钢试样的无藤壶附着区域与不存在藤壶附着的钢试样相比,具有更高的保护电流密度和更负的极化电位。

关键词：藤壶低合金高强度钢牺牲阳极局部腐蚀保护效率遮蔽作用

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纳米硫化铋-锌复合镀膜的制备及其抗菌性能研究

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表面技术 2020年第6期49卷 114-123页

作者：任亚东翟晓凡刘欣管方鞠鹏王楠段继周侯保荣青岛科技大学山东青岛266042 中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室山东青岛266237 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

目的将锌镀层与具有光催化抗菌性能的纳米粒子复合,实现对锌镀层的改性,成功制备一种具有光催化抗菌性能的功能性复合镀层。方法通过向弱酸性硫酸盐锌镀液中加入梯度浓度具有可见光催化杀菌性能的硫化铋纳米粒子,在20#碳钢表面利用恒电... 详细信息

目的将锌镀层与具有光催化抗菌性能的纳米粒子复合,实现对锌镀层的改性,成功制备一种具有光催化抗菌性能的功能性复合镀层。方法通过向弱酸性硫酸盐锌镀液中加入梯度浓度具有可见光催化杀菌性能的硫化铋纳米粒子,在20#碳钢表面利用恒电流法一步成功制备了系列硫化铋-锌复合镀膜。利用电化学工作站监测了沉积过程中的沉积电位,分别记录沉积前和沉积后的样品质量并测量沉积面积,通过计算,确定了沉积过程的电流效率。通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线晶体衍射仪(XRD)及电子能谱仪(EDS)对镀层进行了形貌及成分分析,采用大肠杆菌作为代表性的细菌,检测了复合镀膜的抗菌性能。结果与纯锌镀膜相比,硫化铋的加入显著促进了(100)晶相的晶体生长,而抑制了(102)晶相的晶体生长,使镀膜形貌由标准六方晶系变为块状晶体;硫化铋的加入使沉积电位变得更正,且随硫化铋添加量的增加,变正增幅变大;硫化铋的加入使电沉积过程的电流效率与纯锌镀膜的电流效率相比增大了5%左右,但硫化铋的添加量对电流效率的影响不大;硫化铋-锌复合镀膜在可见光下对大肠杆菌具有良好的抗杀性能,且硫化铋的复合量越高,抗菌效果越好。结论通过笔者提出的电沉积方法,硫化铋可成功复合到了锌镀膜中,从而使硫化铋-锌复合镀膜获得了良好的抗菌性能,最终发现当镀液中硫化铋质量浓度为2 g/L时,硫化铋在锌镀层中的复合量最高,抗菌性能最好。

关键词：纳米硫化铋复合锌基镀膜恒电流电沉积光催化抗菌性能

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铋系可见光催化海洋防污材料研究进展

中国腐蚀与防护学报 2019年第5期39卷 375-386页

作者：王毅张盾中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室青岛266237 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

生物污损是海洋工程材料在服役过程中面临的重要问题之一,因此开发高效、环保的新型防污材料具有重要意义。铋系半导体材料是近年来广受关注的一类新型光催化剂,因其具有独特的结构和合适的禁带宽度,而表现出了良好的可见光催化性能,在... 详细信息

生物污损是海洋工程材料在服役过程中面临的重要问题之一,因此开发高效、环保的新型防污材料具有重要意义。铋系半导体材料是近年来广受关注的一类新型光催化剂,因其具有独特的结构和合适的禁带宽度,而表现出了良好的可见光催化性能,在海洋防污领域有巨大的应用前景。本文从铋系可见光催化防污材料和作用机理的角度,阐述了近年来在铋系半导体材料体系方面的研究进展。作为一种新型的防污材料,基于铋系半导体材料的可见光催化防污技术有望在海洋防污领域中提供一种新的策略。

关键词：生物污损可见光催化钨酸铋钒酸铋碘氧化铋防污机制

DCOIT复合Zn-Ni合金抗菌镀层的制备及其耐SRB腐蚀性能研究

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表面技术 2019年第7期48卷 247-255页

作者：翟晓凡管方王楠段继周侯保荣中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室山东青岛266237 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

目的提高Zn-Ni合金镀层的耐微生物腐蚀性能。方法在硫酸盐电镀液中添加梯度浓度的4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT),利用恒电流沉积方法,在碳钢表面阴极电沉积获得DCOIT复合Zn-Ni合金镀层。通过电沉积电位监测与电流效率计算评价... 详细信息

目的提高Zn-Ni合金镀层的耐微生物腐蚀性能。方法在硫酸盐电镀液中添加梯度浓度的4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT),利用恒电流沉积方法,在碳钢表面阴极电沉积获得DCOIT复合Zn-Ni合金镀层。通过电沉积电位监测与电流效率计算评价DCOIT对电沉积过程的影响,利用扫描电子显微镜、电子能谱、X射线晶体衍射等研究DCOIT对Zn-Ni复合镀层形貌、结构与Ni含量的影响,使用傅里叶红外吸收光谱和荧光显微观察法验证DCOIT的成功复合及复合镀层的抗菌性能,最后将DCOIT复合Zn-Ni合金镀层暴露于硫酸盐还原菌(SRB)中,监测菌液的pH与菌体浓度,同时计算镀层的腐蚀速率,并观察镀层的腐蚀形貌,评价复合镀层的耐SRB腐蚀性能。结果DCOIT在电沉积过程中会吸附在沉积表面,造成沉积电位负移,并略微降低了电流效率。DCOIT的添加显著改变了复合镀层的形貌、结构与Ni含量,其Ni含量与DCOIT的添加量呈线性增长关系,导致其晶体结构转变。DCOIT以有效形式存在于复合Zn-Ni合金镀层中,并显示出抗菌性能,DCOIT添加量为2mmol/L时,镀层中的复合量最高,抗菌性能最好。最后,DCOIT复合Zn-Ni合金镀层能有效抑制环境中SRB的生长与代谢,自身腐蚀速率减慢,耐蚀性能明显增强。结论DCOIT能够以有效形式复合于Zn-Ni合金镀层内部,并有效提高了镀层的抗菌性能,使其获得增强的耐SRB腐蚀性能。

关键词： Zn-Ni合金镀层电镀层 4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮硫酸盐还原菌抗菌耐蚀

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海洋环境中硫酸盐还原菌的快速测定方法研究

中国腐蚀与防护学报 2019年第5期39卷 387-394页

作者：戚鹏万逸曾艳郑来宝张盾中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室青岛266237

硫酸盐还原菌(SRB)是腐蚀性最强,也是研究最广泛的腐蚀微生物,广泛存在于海洋环境中。SRB的状态与其参与的腐蚀过程密切相关,而SRB状态的快速测定仍是一大难题。SRB种群浓度和代谢活性的快速、准确测定,能够为揭示SRB在腐蚀过程中的作... 详细信息

硫酸盐还原菌(SRB)是腐蚀性最强,也是研究最广泛的腐蚀微生物,广泛存在于海洋环境中。SRB的状态与其参与的腐蚀过程密切相关,而SRB状态的快速测定仍是一大难题。SRB种群浓度和代谢活性的快速、准确测定,能够为揭示SRB在腐蚀过程中的作用机理,实现微生物腐蚀状态监测提供理论依据和指导。本文将简要介绍本课题组在SRB种群浓度和代谢活性检测的研究进展,阐述各类方法的优缺点、适用条件及检测性能,为后续SRB状态检测方法的发展及实用化提供参考。

关键词：硫酸盐还原菌活性种群浓度测定

海水中小球藻对Mg-3Y-1.5Nd镁合金腐蚀行为的影响

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材料工程 2020年第1期48卷 98-107页

作者：林梦晓张杰蒋全通李佳润路东柱侯保荣孙园园上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室山东青岛266237 中国科学院海洋研究所中国科学院实验海洋生物学重点实验室山东青岛266071

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等表面分析技术以及电化学技术,以稀土镁合金Mg-3Y-1.5Nd为基体,研究小球藻对其腐蚀行为的影响。结果表明:含小球藻培养液和不含小球藻培养液的镁合金表面主要腐蚀产物均为Mg(OH)2,Mg 3(PO4)... 详细信息

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等表面分析技术以及电化学技术,以稀土镁合金Mg-3Y-1.5Nd为基体,研究小球藻对其腐蚀行为的影响。结果表明:含小球藻培养液和不含小球藻培养液的镁合金表面主要腐蚀产物均为Mg(OH)2,Mg 3(PO4)2以及Mg 2(OH)3 Cl;含小球藻培养液的镁合金表面腐蚀产物中镁元素的占比较未含小球藻要小(29.6%vs 39.8%);腐蚀产物存在疏松的结构有利于腐蚀性离子侵入,促进镁合金的进一步腐蚀;小球藻的光合作用导致生物膜保护层下出现高浓度的溶解氧,使氧还原阴极电流变大,从而增大Mg-3Y-1.5Nd合金的腐蚀速率。综上所述,当小球藻存在时,Mg-3Y-1.5Nd合金受到的腐蚀更为严重。

关键词： Mg-3Y-1.5Nd合金小球藻微生物腐蚀电化学

海洋环境硫酸盐还原菌对金属材料腐蚀机理的研究进展

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中国腐蚀与防护学报 2021年第1期41卷 1-12页

作者：董续成管方徐利婷段继周侯保荣中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室青岛266237 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

硫酸盐还原菌(SRB)是一类广泛存在于自然环境中可以利用硫酸盐类物质作为呼吸代谢电子受体的厌氧类微生物,是造成金属腐蚀破坏和设备故障的主要原因之一,已经成为一个重要的研究课题。由于微生物活动的复杂性,生物膜内SRB与金属表面的... 详细信息

硫酸盐还原菌(SRB)是一类广泛存在于自然环境中可以利用硫酸盐类物质作为呼吸代谢电子受体的厌氧类微生物,是造成金属腐蚀破坏和设备故障的主要原因之一,已经成为一个重要的研究课题。由于微生物活动的复杂性,生物膜内SRB与金属表面的相互作用缺乏深入的研究,其诱导腐蚀机理和腐蚀过程尚不清楚,难以进行有效的腐蚀预测。基于此,本文从SRB生物膜的呼吸代谢角度介绍了其诱导金属腐蚀的研究进展。介绍了SRB的生态特征和厌氧呼吸过程,重点综述了SRB腐蚀机理,包括阴极去极化、代谢产物腐蚀、浓差电池作用和胞外电子传递等理论,最后简要介绍了微生物腐蚀(MIC)研究的方法与技术手段。

关键词：微生物腐蚀硫酸盐还原菌腐蚀机理

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氢渗透传感器及其在海洋腐蚀环境中的应用

表面技术 2020年第8期49卷 22-28页

作者：许勇黄彦良路东柱王秀通中国科学院海洋研究所山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

目的探究电化学氢渗透传感器在海洋腐蚀环境中的适用性以及相应腐蚀环境下高强度钢的氢渗透行为。方法设计和制作系列氢渗透传感器,将氢渗透传感器置于海洋大气腐蚀环境、模拟浪花飞溅区腐蚀环境和模拟海洋潮差区腐蚀环境,通过电化学氢... 详细信息

目的探究电化学氢渗透传感器在海洋腐蚀环境中的适用性以及相应腐蚀环境下高强度钢的氢渗透行为。方法设计和制作系列氢渗透传感器,将氢渗透传感器置于海洋大气腐蚀环境、模拟浪花飞溅区腐蚀环境和模拟海洋潮差区腐蚀环境,通过电化学氢渗透技术反映自然腐蚀条件下由腐蚀导致的氢向AISI 4135高强钢材料的渗透情况。结合各腐蚀环境下影响材料腐蚀速率的因素,分析各腐蚀环境下氢产生的机理。结果海洋大气腐蚀环境下由腐蚀引起的材料的氢渗透电流密度处在一个较小的数量级,氢渗透电流的大小与大气的绝对湿度呈正比例关系;模拟浪花飞溅区腐蚀环境下,氢渗透电流的大小与模拟浪花飞溅效应的海水喷淋间隔时间相关,相较于海水喷淋间隔为1 min条件下的氢渗透电流密度,喷淋间隔为10 min条件下的氢渗透电流密度的最大值更大。处于模拟海洋潮差区腐蚀的材料的氢渗透电流呈现周期性波动,并且前期氢渗透电流的波动幅值较大,而后趋于稳定。结论电化学氢渗透传感器在检测大气腐蚀环境和模拟浪花飞溅、模拟海洋潮差环境下由腐蚀引起的氢渗透电流的应用中,展现了良好的稳定性和可靠性,表明了相应试验海洋腐蚀环境下氢渗透电流的特点,不同腐蚀环境下材料的氢渗透行为差异较大。

关键词：氢渗透传感器氢渗透电流海洋大气腐蚀海洋浪花飞溅区腐蚀海洋潮差区腐蚀高强度钢

海水环境中异化铁还原菌所致金属材料腐蚀的研究进展

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中国腐蚀与防护学报 2020年第5期40卷 389-397页

作者：王玉吴佳佳张盾中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室青岛266237

综述了铁还原菌(IRB)对海洋中钢铁等材料腐蚀影响的国内外研究进展。阐述了IRB种类和代谢方式的多样性,介绍了其在代谢过程中的电子传递方式;总结了海水环境中IRB所致金属腐蚀机理的研究现状,分析了不同研究者的结论存在差异的原因;最... 详细信息

综述了铁还原菌(IRB)对海洋中钢铁等材料腐蚀影响的国内外研究进展。阐述了IRB种类和代谢方式的多样性,介绍了其在代谢过程中的电子传递方式;总结了海水环境中IRB所致金属腐蚀机理的研究现状,分析了不同研究者的结论存在差异的原因;最后介绍了研究IRB腐蚀影响常用的方法,并对今后的研究方向提出相应的建议。

关键词：海水腐蚀微生物腐蚀铁还原菌异化铁还原