Cu-Ni合金海水腐蚀行为研究进展
B10铜镍合金流动海水冲刷腐蚀电化学行为
B10铜镍合金流动海水冲刷腐蚀电化学行为B10铜镍合金是一种常用的铜镍合金，由铜与镍按一定比例混合制成。
它具有优良的耐腐蚀性能，特别适用于海水环境下的应用。
在海洋工程、船舶、海洋石油勘探等领域中，B10铜镍合金常被用作管道、阀门、泵等设备的材料。
本文将重点关注B10铜镍合金在流动海水中的腐蚀电化学行为。
第一节：B10铜镍合金的组成和性能B10铜镍合金主要由90%的铜和10%的镍组成，因此得名。
铜镍合金具有较高的抗腐蚀性能和良好的机械强度，能够抵御海水中的腐蚀。
该合金具有良好的可焊性、可加工性和耐磨性，适用于各种工艺需求。
第二节：B10铜镍合金在流动海水中的腐蚀机理B10铜镍合金在流动海水中的腐蚀主要包括电化学腐蚀和机械磨损两个方面。
电化学腐蚀是指在海水中，金属表面与电解质接触后，发生氧化和还原反应，进而导致金属的腐蚀。
在B10铜镍合金中，铜和镍以及其他合金元素都发生了电化学反应，形成了阳极和阴极区域。
阳极反应：Cu → C u2+ + 2e^- （氧化）Ni → Ni2+ + 2e^- （氧化）阴极反应：2H2O + O2 + 4e^- → 4OH^- （还原）在流动海水中，阳极与阴极反应同时进行，形成腐蚀电池。
阳极区域出现金属离子释放，而阴极区域则是还原反应的主要地方。
而流动的海水可以加速离子迁移和扩散，进一步加剧了腐蚀。
此外，机械磨损也是导致B10铜镍合金腐蚀的重要原因。
流动的海水在过程中，带有悬浮颗粒和沙粒，这些颗粒会与金属表面发生磨擦作用，形成局部的磨损。
磨损会破坏合金的保护层，并加速腐蚀的发生。
第三节：减缓B10铜镍合金在流动海水中的腐蚀为了减缓B10铜镍合金在流动海水中的腐蚀，可以采取以下几种措施：1. 选择合适的合金成分：调整铜和镍的比例，添加其他合金元素，改善合金的抗腐蚀性能。
2. 表面涂层：通过在合金表面涂覆一层保护膜，可以阻隔海水与金属的直接接触，减少腐蚀的发生。
3. 流体控制：通过调整海水中的流速和温度，可以降低流动海水对合金的腐蚀作用。
B30铜镍合金动态条件下在海水中腐蚀与结垢性能研究
第２１期 收稿日期：２０１８－０８－１５作者简介：范旭文（１９９０—），女，河北唐山人，研究生，研究方向：化工过程多相流；通讯作者：刘 燕（１９７０—），女，博士，副教授，研究方向：过程强化与优化。
Ｂ３０铜镍合金动态条件下在海水中腐蚀与结垢性能研究范旭文１，赵桂锋２，张少峰１，刘 燕１，颜开红２（１．河北工业大学化工学院，天津 ３００１３０；２．南通曙光新能源装备有限公司，江苏南通 ２２６６６１）摘要：对Ｂ３０铜镍合金在动态条件下的腐蚀与结垢性能进行了实验研究，研究了海水流速、温度以及热流密度变化对于铜镍合金腐蚀与结垢性能的影响。
实验结果表明，随着海水流速、温度以及热流密度的增大，Ｂ３０铜镍合金的腐蚀速率均表现出先增大后减小的趋势，而污垢热阻值则表现出先减小后增大的趋势。
海水温度以及换热管热流密度的增大会减小垢层形成的诱导期，但是流速的增大会延长垢层形成的诱导期。
在不同海水流速、温度以及热流密度条件下形成的完整的垢层对于Ｂ３０铜镍合金的垢下腐蚀均有一定的防护作用，但是上述因素的变化主要影响Ｂ３０铜镍合金的局部点蚀速率，只是在个别时间段对铜镍合金的腐蚀速率产生影响，而且当热流密度达到１０００Ｗ·ｍ－２时，初期松散的钙质沉积层会促进铜镍合金的局部点蚀速率。
关键词：Ｂ３０铜镍合金；海水；腐蚀；结垢中图分类号：ＴＱ０５０．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）２１－００４５－０４ＳｔｕｄｙｏｎＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＳｃａｌｉｎｇＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＢ３０Ｃｕ－ＮｉＡｌｌｏｙｉｎＳｅａｗａｔｅｒＵｎｄｅｒＤｙｎａｍｉｃＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓＦａｎＸｕｗｅｎ１，ＺｈａｏＧｕｉｆｅｎｇ２，ＺｈａｎｇＳｈａｏｆｅｎｇ１，ＬｉｕＹａｎ１，ＹａｎＫａｉｈｏｎｇ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｎｔｏｎｇＳｈｕｇｕａｎｇＮｅｗＥｎｅｒｇｙＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｔｏｎｇ ２２６６６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｓｃａｌｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＢ３０Ｃｕ－Ｎｉａｌｌｏｙｉｎｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ．Ｉｎｄｙｎａｍｉｃｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｗａｔｅｒｆｌｏｗｒａｔｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｃｈａｎｇｅｓｉｎｈｅａｔｐｉｐｅｈｅａｔｆｌｕｘｆｏｒｃｏｐｐｅｒａｎｄｎｉｃｋｅｌａｌｌｏｙｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｆｏｕｌｉｎｇ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｓｃａｌｉｎｇ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｅａｗａｔｅｒｆｌｏｗｒａｔｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｅａｔｆｌｕｘ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆＢ３０Ｃｕ－Ｎｉａｌｌｏｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｆｏｕｌｉｎｇｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｅａｗａｔｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｅａｔｆｌｕｘｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｐｉｐｅｗｉｌｌｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄｏｆｓｃａｌｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｂｕｔｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｆｌｏｗｒａｔｅｗｉｌｌｐｒｏｌｏｎｇｔｈｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄｏｆｓｃａｌｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｗｈｏｌｅｓｃａｌｅｌａｙｅｒｆｏｒｍｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅａｗａｔｅｒｆｌｏｗｒａｔｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｅａｔｆｌｕｘｈａｓｃｅｒｔａｉｎｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＢ３０Ｃｕ－Ｎｉａｌｌｏｙ．ＢｕｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆａｂｏｖｅｆａｃｔｏｒｓｍａｉｎｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｌｏｃａｌｐｉｔｔｉｎｇｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆＢ３０Ｃｕ－Ｎｉａｌｌｏｙ．ＴｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆＣｕ－Ｎｉａｌｌｏｙｉｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｐｅｒｉｏｄｓ，ａｎｄｗｈｅｎｔｈｅｈｅａｔｆｌｕｘｒｅａｃｈｅｓ１０００Ｗ·ｍ－２，ｔｈｅｌｏｃａｌｐｉｔｔｉｎｇｒａｔｅｏｆＣｕ－Ｎｉａｌｌｏｙｃａｎｂｅａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｌｏｏｓｅｃａｌｃｉｕｍｄｅｐｏｓｉｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂ３０Ｃｕ－Ｎｉａｌｌｏｙ；ｓｅａｗａｔｅｒ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｓｃａｌｉｎｇ ２１世纪随着科学技术的飞速发展，资源与能源短缺的问题日益凸显，因此人们逐渐将目光转移到资源丰富的海洋［１］。
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》范文
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》篇一一、引言随着海洋工程的不断发展，金属材料在海洋环境中的应用日益广泛。
铜-钛（Cu-Ti）合金因其优良的机械性能、耐腐蚀性和高强度等特性，在海洋工程中得到了广泛的应用。
然而，由于海洋环境的复杂性和多变性，特别是在S2-污染海水中，Cu-Ti合金的腐蚀行为会受到热处理状态的影响。
因此，研究不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为，对于提高其耐腐蚀性能和延长使用寿命具有重要意义。
二、研究方法1. 材料准备本研究所用材料为Cu-Ti合金，通过不同热处理状态进行处理。
热处理过程包括退火、固溶处理、时效处理等，分别设定不同的温度和时间参数。
2. 腐蚀实验将处理后的Cu-Ti合金试样置于S2-污染海水中，模拟实际海洋环境。
设定不同的浸泡时间和温度，观察试样的腐蚀行为。
3. 实验方法采用电化学工作站进行电化学腐蚀实验，测定开路电位、极化曲线等参数；采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段观察和分析腐蚀产物的形貌和成分。
三、实验结果与分析1. 电化学腐蚀实验结果实验结果显示，在不同热处理状态下，Cu-Ti合金的开路电位和极化曲线有所差异。
经过固溶处理和时效处理的Cu-Ti合金，其开路电位较高，极化电阻较大，表明其耐腐蚀性能较好。
2. 腐蚀形貌分析通过SEM观察发现，不同热处理状态下Cu-Ti合金的腐蚀形貌有所不同。
经过退火处理的试样表面出现较多的腐蚀坑洞，而经过固溶处理和时效处理的试样表面腐蚀程度较轻，且形成的腐蚀产物膜较为致密。
3. 腐蚀产物成分分析XRD分析结果表明，不同热处理状态下Cu-Ti合金的腐蚀产物成分有所不同。
退火处理后试样的腐蚀产物主要为Cu(OH)2和少量其他氧化物；而经过固溶处理和时效处理的试样，其腐蚀产物主要为致密的氧化膜，主要成分为CuO和TiO2等。
这些致密的氧化膜能够有效阻止腐蚀介质进一步侵蚀基体金属。
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》范文
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》篇一一、引言随着海洋工程和海洋环境的日益发展，金属材料在海洋环境中的耐腐蚀性能显得尤为重要。
Cu-Ti合金作为一种重要的金属材料，其良好的力学性能和耐腐蚀性能使其在海洋工程中得到了广泛应用。
然而，在含有S2-污染的海水中，Cu-Ti合金的腐蚀行为会受到热处理状态的影响。
因此，研究不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为具有重要的实际意义。
二、实验材料及方法本研究以Cu-Ti合金为研究对象，对其进行了不同的热处理状态。
实验材料采用纯度较高的Cu-Ti合金，并按照预定的热处理工艺进行加热和冷却。
在热处理过程中，分别记录了不同阶段的温度和时间，以确保达到所需的热处理状态。
在实验过程中，我们将不同热处理状态的Cu-Ti合金暴露在S2-污染的海水中，观察其腐蚀行为。
采用电化学工作站和失重法等手段对腐蚀行为进行定量分析，同时利用扫描电镜和X射线衍射等手段对腐蚀产物进行表征和分析。
三、实验结果及分析1. 腐蚀速率及腐蚀形态分析实验结果表明，不同热处理状态的Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀速率存在显著差异。
经过适当的热处理后，Cu-Ti合金的耐腐蚀性能得到了显著提高。
此外，我们还观察到，随着腐蚀时间的延长，Cu-Ti合金的表面形态发生了明显变化。
在腐蚀初期，表面出现了一些微小的蚀点；随着腐蚀的进行，蚀点逐渐扩大并连接成片，形成较大的腐蚀坑。
2. 腐蚀产物分析通过扫描电镜和X射线衍射等手段对腐蚀产物进行分析，我们发现Cu-Ti合金在S2-污染海水中的主要腐蚀产物为CuS、Cu2S等硫化物。
这些硫化物的形成与海水中S2-的浓度和热处理状态密切相关。
适当的热处理可以改善合金的微观结构，提高其耐硫化物形成的能力，从而降低腐蚀速率。
3. 热处理状态对腐蚀行为的影响通过对不同热处理状态的Cu-Ti合金进行对比分析，我们发现适当的热处理可以显著提高合金的耐腐蚀性能。
金属材料在海洋环境中的腐蚀问题研究
金属材料在海洋环境中的腐蚀问题研究一、前言金属材料在各种环境下的性能及镁合金的制备与应用是当前的研究热点之一。
特别是海洋环境中，暴露在风吹日晒、潮湿、海水侵蚀的金属材料，更易发生腐蚀现象，不仅会影响金属材料的性能，而且还会给海洋经济带来诸多问题。
因此，本文旨在介绍金属材料在海洋环境中的腐蚀问题及其研究现状，并对未来的研究方向进行探讨。
二、海洋环境腐蚀的原因海洋环境对金属材料的腐蚀作用主要来自于海水中的盐。
海水中的氯离子对金属材料的腐蚀作用尤为明显。
此外，海洋环境中的氧和水分子也会参与金属材料的腐蚀反应。
海水对金属材料的腐蚀作用是一个复杂的电化学过程，通常被认为是一种氧化还原反应。
三、金属材料在海洋环境中的腐蚀现象金属材料在海洋环境中的腐蚀现象分为不同的类型，主要包括普通腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀、海洋生物腐蚀等。
1、普通腐蚀普通腐蚀是最常见的一种腐蚀现象，主要表现为金属表面逐渐变薄，出现斑块和坑穴。
由于海水中的氯离子和氧气等对金属表面的作用，会加速金属的腐蚀过程。
2、局部腐蚀局部腐蚀是海洋环境中较为严重的一种腐蚀现象。
局部腐蚀常常发生在金属材料表面的无损区域，而对金属表面形成腐蚀坑。
局部腐蚀通常由于盐分、流体动力学、金属表面形状和材料缺陷等多种因素共同作用所导致。
3、应力腐蚀应力腐蚀是一种由于材料所受的应力而引起的腐蚀过程。
在海洋环境下，金属材料会受到外来应力，例如流体的冲击或者机械载荷的作用。
这些应力会在金属表面产生微小的裂纹或者缺陷，从而加速材料的腐蚀过程。
4、海洋生物腐蚀海洋生物腐蚀是由海洋生物如海藻、蛤壳等产生的物理、化学过程所引起的一种腐蚀现象。
在海洋环境中，这些生物通常附着在金属的表面上，通过分泌酸性物质加速金属材料的腐蚀过程。
四、金属材料在海洋环境中的防腐措施为了减缓海洋环境中金属材料的腐蚀过程，目前常采用的防腐措施主要有物理防护、化学防护和电化学防护。
1、物理防护物理防护主要包括保护涂层、阻氧层和阻隔层等。
铜镍合金BFe30_1_1在流动人工海水中的腐蚀行为
第19卷 第4期中国腐蚀与防护学报V ol.19,No.4 1999年8月JOURNAL OF CHINESE SOCIET Y FOR CORROSION AND PROTECT ION Aug.,1999铜镍合金BFe30 1 1在流动人工海水中的腐蚀行为*杨 帆 郑玉贵** 姚治铭 柯 伟(中国科学院金属腐蚀与防护研究所 金属腐蚀与防护国家重点实验室 沈阳110015)摘要 采用旋转圆筒式冲刷腐蚀装置通过多种电化学测试及失重测量研究了铜镍合金BFe301 1在不同流速人工海水中的腐蚀行为,同时应用SEM观察了材料表面的冲刷腐蚀形貌。
结果表明,在不同流速的人工海水中,BFe30 1 1腐蚀反应的线性极化常数不同,它随流速的增大而增大;BF e30 1 1在人工海水中膜破裂的临界流速为3m/s左右。
关键词 冲刷腐蚀,BF e30 1 1,人工海水,流速,膜破裂1 前言铜镍合金(白铜)在高流速的海水介质中有很好的耐蚀性,广泛用于制作海水换热器的冷凝管。
对于两种白铜B10(90Cu 10Ni)和B30(70Cu 30Ni)的耐冲刷腐蚀性能,人们已经较早开展了研究[1-4]。
BFe30 1 1是用Fe等合金化的B30,其耐冲刷腐蚀性能得到进一步提高,但目前有关研究很少,仅有与冲刷腐蚀相近的腐蚀磨损方面的报道[5]。
临界流速是衡量材料耐冲刷腐蚀的一个重要指标。
因此,本工作采用多种测试手段系统地研究了流速对BFe30 1 1在人工海水中耐冲刷腐蚀性能的影响,为换热器选材和防护提供理论和实验依据。
2 实验方法2.1 实验介质与试样制备实验介质为人工海水,由A.R.级试剂与蒸馏水配制,其成分见表1[6]。
T able1Composition of ar tificial seaw ater(wt%)N aCl CaCl2M gCl2H2O3.80.440.07balance试样为外径 2.8cm、长1.5cm的圆环,外圆面为工作面积,试样旋转方向(液流方* 国家自然科学基金资助项目(59601014)**通讯联系人1998 10 27收到 1999 03 30收到修改稿向)与拉管方向垂直。
新型铜镍合金海水微生物腐蚀的电化学研究的开题报告
新型铜镍合金海水微生物腐蚀的电化学研究的开题报告一、研究背景和意义海水管道、船舶等海洋工程中常使用铜镍合金作为结构材料，其具有良好的机械性能、耐腐蚀性能和耐磨损性能。
然而，海水中存在着大量的微生物和氯离子等有害物质，易引起铜镍合金的微生物腐蚀现象，导致材料性能下降，严重影响海洋工程的安全运行。
因此，对铜镍合金海水微生物腐蚀机理和电化学行为进行研究，对于预测和评估铜镍合金在海洋环境中的腐蚀行为，改进铜镍合金腐蚀抗性提高其在海洋工程中的使用寿命具有重要意义。
二、研究内容和方法1. 研究内容本研究主要从电化学角度探究铜镍合金在海水条件下微生物腐蚀的机理和行为，包括以下方面：（1）海水中微生物对铜镍合金的腐蚀作用与机理研究；（2）海水中微生物腐蚀引起的铜镍合金电化学行为分析和研究；（3）海水中添加抗腐蚀剂对铜镍合金微生物腐蚀的影响分析。
2. 研究方法本研究将采用电化学测试方法，结合SEM、XRD等表征手段对铜镍合金在海水微生物腐蚀条件下的电化学性质和表面形貌进行研究。
具体来说，将采用极化曲线、交流阻抗谱等电化学测试方法，研究海水微生物腐蚀引起的铜镍合金电化学行为变化及其机理。
进一步通过SEM、XRD等表征手段对铜镍合金海水微生物腐蚀形貌和腐蚀产物进行分析和确认。
三、预期成果和意义本研究通过电化学测试方法，结合表征手段对铜镍合金在海水微生物腐蚀条件下的电化学性质和表面形貌进行研究，预计可以得到以下成果：1. 探究海水微生物对铜镍合金的腐蚀作用与机理，为铜镍合金抗海水微生物腐蚀提供了理论依据和实验数据。
2. 分析海水中铜镍合金微生物腐蚀引起的电化学行为变化及其机理，为铜镍合金抗海水微生物腐蚀提供了深入的电化学原理和技术支持。
3. 研究海水中添加抗腐蚀剂对铜镍合金微生物腐蚀的影响，并探讨改进铜镍合金腐蚀抗性的可能措施。
4. 提高铜镍合金在海洋工程中的使用寿命，保障海洋工程的安全运行，推动我国海洋工程技术发展。
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》篇一一、引言随着海洋工程和海洋环境的日益发展，金属材料在海洋环境中的耐腐蚀性能显得尤为重要。
Cu-Ti合金作为一种重要的金属材料，其良好的力学性能和耐腐蚀性能使其在海洋工程中得到广泛应用。
然而，在含有S2-（硫离子）污染的海水中，Cu-Ti合金的腐蚀行为会受到显著影响。
因此，研究不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为具有重要意义。
本文将针对这一主题展开研究，以期为Cu-Ti合金在海洋工程中的应用提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料制备本研究采用Cu-Ti合金作为研究对象，通过不同的热处理工艺制备出不同状态的合金样品。
具体热处理工艺包括固溶处理、时效处理等。
2. 实验方法（1）腐蚀实验：将不同热处理状态的Cu-Ti合金样品置于S2-污染海水中，进行浸泡实验，观察其腐蚀行为。
（2）电化学测试：利用电化学工作站对Cu-Ti合金进行电化学测试，分析其腐蚀过程及腐蚀速率。
（3）表面分析：采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）对合金表面进行形貌和成分分析。
三、结果与讨论1. 腐蚀行为观察通过对不同热处理状态的Cu-Ti合金在S2-污染海水中的浸泡实验观察，发现合金的腐蚀行为受到热处理状态的影响。
在固溶处理后未经时效处理的合金样品表现出较好的耐腐蚀性能，而在经过时效处理后，合金的耐腐蚀性能有所降低。
此外，S2-的存在会加速合金的腐蚀过程。
2. 电化学测试分析电化学测试结果表明，不同热处理状态的Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀过程存在明显差异。
固溶处理后的合金具有较低的腐蚀电流密度和较高的阻抗值，表明其具有较好的耐腐蚀性能。
而经过时效处理的合金，其腐蚀电流密度增大，阻抗值降低，表明其耐腐蚀性能下降。
此外，S2-的存在会降低合金的耐腐蚀性能，增大其腐蚀速率。
3. 表面分析通过SEM和XPS对合金表面进行形貌和成分分析，发现不同热处理状态的Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀过程中，表面会形成不同的腐蚀产物。
镍带材的耐蚀性能研究及其在海洋工程中的应用
镍带材的耐蚀性能研究及其在海洋工程中的应用引言海洋工程是一门涉及海洋资源开发、海底能源开采、海洋交通运输等领域的重要学科，而耐蚀性能良好的材料在海洋环境中是至关重要的。
本文将重点探讨镍带材在海洋工程中的耐蚀性能研究及应用，为海洋工程领域的专业人士提供有价值的参考。
1. 镍带材的特性镍是一种具有优异耐腐蚀性能的金属，其耐蚀性能在海洋工程中应用广泛。
首先，镍具有极高的耐蚀性，能够有效抵抗海水、氯化物等腐蚀介质的侵蚀。
此外，镍带材还具有优异的耐磨损性，能够在海洋环境中长期保持良好的表面状态。
同时，镍带材的机械性能稳定，具有较高的强度和硬度，能够满足海洋工程中的各项需求。
2. 镍带材的耐蚀性能研究方法为了更好地了解镍带材的耐蚀性能，科研人员采用了多种方法进行研究。
其中，电化学方法是一种常用的手段，通过测量镍带材在电化学腐蚀过程中的表现，来评估其耐蚀性能。
另外，还可以利用腐蚀试验和摩擦磨损试验来评估镍带材的耐蚀性能。
这些研究方法的应用使得科研人员能够更加全面准确地评估镍带材的性能，为其在海洋工程中的应用提供基础数据支撑。
3. 镍带材在海洋工程中的应用案例镍带材因其耐蚀性能好、机械性能稳定的特点，在海洋工程中得到了广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：3.1 深海石油开采在深海石油开采过程中，海洋环境的腐蚀性较强，对设备的要求也相应提高。
镍带材被广泛应用于海洋石油钻井平台、油气输送管道等设备中，可有效抵抗海水中的腐蚀，保证设备的长期稳定运行。
3.2 海洋交通运输在海洋交通运输中，船舶和海洋平台常常暴露在海水中，会受到海水中的腐蚀和摩擦磨损。
镍带材因其良好的耐蚀性能和磨损性能，常被用于制造船舶螺旋桨、推进器、锚链等关键部件，提高其耐久性和可靠性。
3.3 海底输电线缆海底输电线缆是连接陆地与海洋资源开发设施的重要纽带，而海洋环境中的腐蚀和各种外界因素对线缆的损耗影响较大。
镍带材因其优异的耐蚀性能，可以作为海底输电线缆的保护层，延长其使用寿命。
B10铜镍合金在静态和动态模拟海水中的腐蚀防护对策研究中期报告
B10铜镍合金在静态和动态模拟海水中的腐蚀防护
对策研究中期报告
该研究旨在探究B10铜镍合金在静态和动态模拟海水中的腐蚀防护对策。
以下为中期报告。
研究背景和目的：
海水是一种极具腐蚀性的介质，常使用B10铜镍合金作为抗海蚀材料。
但在一些特殊情况下，B10铜镍合金仍会发生腐蚀。
本研究旨在探究B10铜镍合金在海水中腐蚀的原因，并提出有效的腐蚀防护对策。
实验方法：
1. 静态海水腐蚀实验：将B10铜镍合金试样放入模拟海水中，观察其在不同时间段内的腐蚀情况。
2. 动态海水腐蚀实验：使用涡流装置模拟海水中的流动状态，观察B10铜镍合金在不同流速下的腐蚀情况。
3. 表面处理实验：分别采用机械抛光、化学抛光和电化学抛光对
B10铜镍合金进行表面处理，观察不同表面处理对腐蚀行为的影响。
中期结果：
1. 静态海水腐蚀实验表明，B10铜镍合金的腐蚀速率随时间增长而加快，腐蚀主要表现为点蚀、晶间腐蚀和孔蚀。
2. 动态海水腐蚀实验表明，流速越大，B10铜镍合金的腐蚀程度越严重。
3. 表面处理实验表明，化学抛光和电化学抛光都可改善B10铜镍合金的腐蚀抗力，机械抛光效果相对较差。
下一步计划：
1. 进一步探究不同流速下B10铜镍合金表面的微观形貌，以分析腐蚀行为的应力状态。
2. 进行不同防护措施的对比实验，寻找最佳的腐蚀防护对策。
3. 研究海水中其他因素对B10铜镍合金腐蚀的影响，如温度、盐度等。
铜合金材料在海洋环境中的腐蚀行为研究
铜合金材料在海洋环境中的腐蚀行为研究海水作为铜合金材料最常见的腐蚀环境之一，在海洋环境中使用铜合金材料需要考虑到其腐蚀行为。
本文将就铜合金材料在海洋环境中的腐蚀行为进行研究探讨。
1.铜合金材料的分类铜合金材料是指以铜为主要成分，与其他金属或非金属元素形成合金的材料。
按照合金成分的不同，铜合金材料可以分为黄铜、磷青铜、铝青铜、锌铝铜等多种材料。
不同种类的铜合金材料具有不同的性能，因此其在海洋环境中的腐蚀行为也不尽相同。
2.铜合金材料的腐蚀机制铜合金材料在海水中腐蚀的机制比较复杂，主要包括电化学腐蚀和化学腐蚀两种。
电化学腐蚀是指在海水中，铜合金材料与海水形成电池，产生电流的同时材料发生腐蚀。
化学腐蚀则指在无电阻条件下，海水中的化学物质与铜合金材料产生化学反应而引起的腐蚀。
3.铜合金材料的耐腐蚀性能研究为了提高铜合金材料在海洋环境中的耐腐蚀性能，目前研究主要分为三个方面：3.1 表面处理技术针对铜合金材料在海水中腐蚀的机理，采用不同的表面处理技术可以达到不同的耐腐蚀效果。
目前比较常用的表面处理技术包括阴极保护、阳极氧化、电镀等。
3.2 添加合金元素在铜合金材料中添加不同种类的合金元素可以显著提高其在海水中的耐蚀性能。
目前，添加锡、铝、镍等元素的铜合金材料表现出较好的耐腐蚀性能。
3.3 化学成分调控通过对铜合金材料的化学成分进行调控，可以达到较好的耐腐蚀效果。
比如，通过减少铜的含量，增加合金元素的含量可以提高铜合金材料的耐腐蚀性能。
4.结论铜合金材料作为一种重要的海洋工程材料，在海洋环境中的腐蚀行为备受关注。
针对铜合金材料在海水中的腐蚀机制，目前研究主要集中在表面处理技术、添加合金元素、化学成分调控等方面。
通过不同的技术手段可以显著提高铜合金材料的耐蚀性能，为海洋工程应用提供更可靠的材料保障。
高技术船舶用铜材在海洋环境下的腐蚀与防护研究
高技术船舶用铜材在海洋环境下的腐蚀与防护研究随着科技的不断进步，高技术船舶在海洋环境中的运用越来越广泛。
作为一种重要的材料，铜在船舶制造和运行中发挥着重要的作用。
然而，海洋环境中的氧化作用、腐蚀威胁和其他因素，对高技术船舶所使用的铜材产生了不可忽视的影响。
因此，对高技术船舶用铜材在海洋环境下的腐蚀与防护进行深入研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。
海洋环境对船舶用铜材的腐蚀造成了严重的威胁。
首先，海洋中的高氧含量会加速铜材的氧化反应，形成致命的铜氧化物，引发材料的腐蚀。
其次，海水中的氯离子会加速铜材的电化学反应，进一步加剧腐蚀的速度。
此外，海洋环境中存在着微生物、海藻和其他有机物，它们会引发生物腐蚀，加速铜材的降解。
因此，针对这些问题进行研究，阐明高技术船舶用铜材在海洋环境下的腐蚀机制，对于制定有效的防护措施具有重要意义。
首先，为了预防铜材在海洋环境中的腐蚀，可以选择合适的材料。
当前，研究人员提出了许多具有良好抗腐蚀性能的新型合金材料，比如含锰铜合金、含铝铜合金等。
这些材料具有较高的耐蚀性和耐磨性，能够有效减少海洋环境对铜材的腐蚀作用。
此外，铜材表面还可以进行涂层处理，比如喷涂防腐漆、电镀和阳极保护等，以增加其耐腐蚀性和延长寿命。
其次，高技术船舶用铜材在海洋环境下的防护还需要注重环境监测与维护。
通过定期检测铜材的腐蚀速率和腐蚀程度，可以及时发现和处理问题。
同时，加强铜材的保养和维护工作也尤为重要，比如定期清洁和涂抹保护剂，以降低腐蚀风险。
此外，及时修复和更换损坏的铜材件也是必要的，以确保船舶的安全运行。
另外，应注意高技术船舶用铜材的设计和制造。
在设计过程中，需要考虑船舶所处的具体环境和使用条件，合理选择合金材料和工艺，以提高防腐性能。
同时，制造过程中需要加强质量控制，确保铜材的成品质量符合相关标准和要求。
此外，还可以采用特殊的表面处理方法，如压制、滚压和拉拔等，以提高铜材的物理性能和耐腐蚀性。
我国金属材料的海水腐蚀研究现状
引言：
由于金属材料在海洋环境中的腐蚀问题普遍存在，因此研究金属材料在长周 期海水环境下的腐蚀规律具有重要意义。本次演示重点金属材料在海水环境下的 耐腐蚀性能，通过实验室模拟和现场监测，深入探讨金属材料在海水环境中的腐 蚀机制和防护方法。
材料和方法：
本次演示选取了常见的金属材料如不锈钢、铝合金、铜合金等作为研究对象， 采用实验室模拟和现场监测两种方法进行研究。实验室模拟主要通过人造海水浸 泡实验和电化学腐蚀实验进行，现场监测则通过在海洋环境中安装金属材料样品 并定期取样进行分析。同时，采用了扫描电子显微镜（SEM）
一、我国海洋腐蚀研究概述
我国拥有长达数千公里的海岸线，是世界上重要的海洋大国之一。由于海洋 环境的特殊性质，金属材料在海水中的腐蚀问题尤为严重。据相关资料显示，每 年因腐蚀问题导致的海洋工程结构失效和设备损坏事件频繁发生，给我国的海洋 经济发展带来了巨大的经济损失。
针对这一问题，我国在海洋腐蚀研究方面做出了积极的努力。近年来，我国 在海洋腐蚀机理、耐腐蚀材料的设计与研发、腐蚀防护技术等方面取得了显著的 成果。同时，我国还积极参与国际合作与交流，与世界各国共同推动海洋腐蚀研 究的进步。
二、金属材料海水腐蚀研究现状
1、钢铁材料
钢铁材料是我国应用最为广泛的金属材料之一，其在海水环境中的腐蚀问题 备受。研究表明，钢铁在海水中的腐蚀速率受多种因素影响，如海水的温度、pH 值、溶解氧含量等。目前，针对钢铁材料的海水腐蚀防护技术主要有涂层保护、 电化学保护等。此外，通过改进钢铁材料的成分和加工工艺，也可以提高其耐腐 蚀性能。
3、加强监测与维护：建立健全金属材料的海水腐蚀监测和维护体系，定期 对海洋工程中的金属结构进行检测和维护，确保其安全可靠运行。
4、加强国际合作与交流：积极参与国际金属材料海水腐蚀研究领域的合作 与交流，共享研究成果和经验，提升我国在该领域的国际影响力。
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》篇一一、引言铜-钛（Cu-Ti）合金因具有优异的力学性能、良好的耐腐蚀性和广泛的应用前景，一直备受材料学和工程领域的研究者们的关注。
尤其在面临S2-污染海水环境下，Cu-Ti合金的耐腐蚀性能更显重要。
不同热处理状态下的Cu-Ti合金具有不同的组织和结构特性，这将对其在污染环境下的腐蚀行为产生重要影响。
本论文即对这一领域进行了系统研究。
二、实验材料及方法（一）实验材料实验选用的是不同热处理状态的Cu-Ti合金样本，其中包括固溶处理、时效处理等不同状态下的样本。
（二）实验方法1. 制备不同热处理状态的Cu-Ti合金样本，并确保其尺寸和形状的一致性。
2. 将制备好的样本浸入S2-污染海水中，设定一定的时间和周期进行暴露实验。
3. 定期对样本进行取样，采用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）等手段对样本表面进行观察和分析。
4. 通过重量损失法、电化学测试等手段，对不同热处理状态下Cu-Ti合金的腐蚀速率和腐蚀机理进行评估和分析。
三、实验结果与讨论（一）不同热处理状态下的组织结构变化通过XRD和SEM观察，我们发现不同热处理状态下的Cu-Ti合金具有不同的组织结构特点。
固溶处理后的合金晶粒较为粗大，而经过时效处理的合金则呈现出更为细小的晶粒结构。
（二）S2-污染海水中的腐蚀行为1. 固溶处理后的Cu-Ti合金：在S2-污染海水中表现出较高的腐蚀速率，表面易形成明显的腐蚀坑和腐蚀产物。
2. 时效处理后的Cu-Ti合金：其腐蚀速率相对较低，表面腐蚀坑较少，且腐蚀产物较为致密，对基体有一定的保护作用。
（三）腐蚀机理分析1. 固溶处理后的合金由于晶粒粗大，使得其抵抗点蚀和缝隙腐蚀的能力较弱，易在S2-的作用下发生局部腐蚀。
2. 时效处理后的合金由于晶粒细化，提高了合金的耐蚀性。
同时，时效处理可能引入了某些有利于耐蚀的元素或相，进一步增强了合金的耐S2-腐蚀能力。
（海洋化学专业论文）TUP紫铜及B10铜镍合金流动海水冲刷腐蚀行为研究
铜及铜镍合金海水管系材料流动海水冲刷腐蚀规律研究１．热电偶（ＳＳＥ）图２．３ＣＦ－０７旋转圆筒冲刷腐蚀试验机改装后示意图Ｆｉ９２．３ＴｈｅＲｏａｔａｔｉｎｇＣｙｌｉｎｄｅｒＳｙｓｔｅｍ２．加热管３．交流电机４．电连接装置５．碳刷６．铜环７．参比电极８．挡水板９．冷凝管１０．辅助电极（铂铌丝）１１．旋转圆盘１２．电连接装置和试样间连线１３．出水口１４．入水口１５．电化学测试仪器３．１．２改造后的冲刷腐蚀试验机性能的验证用改造后的冲刷腐蚀试验机对紫铜材料在不同流速的流动海水中冲刷Ｏ．５ｈ后原位进行了动电位极化曲线的测量，其结果如Ｆｉｇ．３．４所示：图２．４紫铜在流动海水中的极化曲线（２６℃）Ｆｉ９２．４ＴｈｅｐｏｔｅｎｔｉｏｄｙｎａｍｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｐｐｅｒｉｎｓｅａｗａｔｅｒｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＦｌａＦｉ９２．４可见，随着流速的增大，Ｏｍ／ｓ时阳极极化皓线出现了活化一钝化一活化从而导致阳极钝化区的减小；而且在相同流速下，随腐蚀时间增加，阳极钝化区减小的趋势更为明显。
（５）流动海水冲刷腐蚀后的Ｓ酮、ＥＤＸ测试结果铜及铜镍合金海水管系材料流动海水冲刷腐蚀规律研究图３．１３Ｂ１０铜镍合金在不同流速、不同冲刷腐蚀时间后的表面微观形貌Ｆｉ９３．１３Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒ９０１１０ｃｏｐｉｅｒ－ｎｉｃｋｅｌａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｅｒｏｄｅｄｗ．也ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｉｎｆｌｏｗｉｎｇｓｅａｗａ自髓’ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙＢＩＯ铜镍合金在不同流速不同冲刷腐蚀时问后的形貌见Ｆｉ９３．１３。
在静态条件下，Ｂ１０在浸泡过程中表面会出现较多的腐蚀点，随着腐蚀时间增加，表层腐蚀产物膜逐渐增厚，内层膜均匀，外层腐蚀产物疏松；在流动海水中，材料表面很快形成稳定致密的腐蚀产物膜，疏松的外层产物随着生成即被流动海水冲刷掉，材料表面呈黄褐色或部分黑色，相对低的流速下，沿冲刷方向上呈波纹状，相对高流速下冲刷形态紊乱。
铜镍合金在海水冲刷条件下的腐蚀行为与机理研究进展
㊀第41卷㊀第5期2022年5月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.41㊀No.5May 2022收稿日期:2020-07-06㊀㊀修回日期:2020-11-17基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(buctrc201730)第一作者:曹青敏,女,1997年生,硕士通讯作者:刘㊀斌,男,1973年生,教授,博士生导师,Email:liubindr@DOI :10.7502/j.issn.1674-3962.202007007铜镍合金在海水冲刷条件下的腐蚀行为与机理研究进展曹青敏,刘㊀岩,刘㊀斌,石泽耀,张赪栋,蹇冬辉(北京化工大学材料科学与工程学院材料电化学过程与技术北京市重点实验室,北京100029)摘㊀要:海洋与船舶工程技术的快速发展,对材料的耐蚀性能提出了越来越高的要求㊂铜镍合金是以镍为主要合金元素㊁对铜合金进行改性而发展形成的一类铜合金,因呈现银白色金属光泽,故也称为白铜㊂铜镍合金的耐蚀性优异,且易于塑性加工和焊接,因此在海洋与船舶工程㊁石油化工等领域得到了非常广泛的应用,尤其是在耐海水冲刷腐蚀方面展现出优异的性能㊂针对国内外铜镍合金海洋腐蚀的研究现状,分别从材料因素和环境因素2个方面,对铜镍合金在海水冲刷条件下的腐蚀行为规律㊁影响因素和腐蚀机理进行了综合分析与评述;在此基础上,重点分析指出了耐更苛刻环境合金材料研发工作少㊁耐蚀机理未形成统一认识㊁研究手段有待于拓展㊁缺乏合金构件腐蚀行为研究4个方面的问题,并提出了针对性的建议和解决途径;最后对其未来的发展方向进行了展望㊂关键词:铜镍合金;海水冲刷;腐蚀行为;腐蚀机理中图分类号:TG172.5㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1674-3962(2022)05-0398-09引用格式:曹青敏,刘岩,刘斌,等.铜镍合金在海水冲刷条件下的腐蚀行为与机理研究进展[J].中国材料进展,2022,41(5):398-406.CAO Q M,LIU Y,LIU B,et al .Progress in the Study of Corrosion Behavior and Mechanism for Copper-Nickel Alloys under Seawater Ero-sion Condition[J].Materials China,2022,41(5):398-406.Progress in the Study of Corrosion Behavior andMechanism for Copper-Nickel Alloys underSeawater Erosion ConditionCAO Qingmin,LIU Yan,LIU Bin,SHI Zeyao,ZHANG Chengdong,JIAN Donghui(Beijing key Laboratory of Materials Electrochemical Process and Technology,College of Materials Scienceand Engineering,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China)Abstract :The rapid development of marine and ship engineering technology has put forward higher and higher require-ments for the anti-corrosion performance of materials.Copper-nickel alloys are a type of copper alloy mainly modified by nickel element.Due to its silver-white metallic luster,it is also called white copper.Copper-nickel alloys have been widely used in marine and ship engineering,petrochemical industry and other fields,owing to excellent corrosion resistance,good processability and weldability,especially in terms of resistance to seawater erosion.In this paper,according to the research status of marine corrosion of copper-nickel alloys at home and abroad,the corrosion behavior,influencing factors and corro-sion mechanism of copper-nickel alloys under seawater erosion condition were reviewed and analyzed from the view point of material and environmental factors respectively.On this basis,the existing problems in this research field were analyzed,four problems were highlighted,including less research and development of more harsh environment resistant alloymaterials,no unified understanding of corrosion resistance mechanism,research methods to be expanded,lack of re-search on corrosion behavior of components,and corre-sponding suggestions and solutions were proposed.Finally,the future development direction was prospected.Key words :copper-nickel alloy;seawater erosion;cor-rosion behavior;corrosion mechanismAll Rights Reserved.㊀第5期曹青敏等:铜镍合金在海水冲刷条件下的腐蚀行为与机理研究进展1㊀前㊀言海洋的腐蚀环境是极其复杂的,金属及合金在海洋中的腐蚀同时受到多方面因素的影响,主要包括材料因素和环境因素2个方面㊂材料因素包括合金成分㊁微观组织㊁初始表面状态和腐蚀产物膜等,环境因素包括温度㊁pH㊁杂质离子㊁硫化物和流速等㊂另外,海洋中的微生物群落也可能牢固地附着在金属表面,形成一层生物膜,生物膜的腐蚀作用会损坏设备,导致生产损失和维护成本的增加[1,2]㊂因此,金属在海洋环境中的腐蚀比在一般环境中更为严重,造成了大量的资源浪费㊂调查表明,每年由于海洋腐蚀造成的经济损失,全球共计高达6000~12000亿元,占国民生产总值的2%~4%[3]㊂铜镍(Cu-Ni)合金具有优异的耐海水腐蚀㊁防污㊁防海洋生物附着能力,被广泛应用于海洋工程领域,尤其是滨海电站的换热器及其他舰船用的冷凝管道,至今已有数十年的应用历程[4]㊂随着人们对海洋材料的性能㊁腐蚀年限要求越来越高,传统的Cu-Ni合金已经不能满足海洋工程对材料防腐蚀性能的需求㊂国内外的专家学者们不断对Cu-Ni合金进行着深入的研究,但由于涉及的因素多种多样,对于海水中Cu-Ni合金的腐蚀规律目前还没有系统的研究㊂因此,对已有的研究成果进行整理与分析,提炼存在的问题,对进一步的研究十分必要㊂本文将综述国内外对Cu-Ni合金腐蚀行为的研究进展,从材料因素和环境因素2个方面,阐述Cu-Ni合金腐蚀行为的影响因素,分析Cu-Ni合金在海水冲刷条件下的腐蚀机理,并提出问题与建议㊂此外,还对国内Cu-Ni合金在海洋工程领域的研究及应用进行了展望㊂2㊀材料因素对腐蚀行为的影响研究2.1㊀合金成分纯铜的耐海水腐蚀能力较差,添加Ni元素可以提高其腐蚀电位和钝化能力,从而增强合金的耐腐蚀性能㊂Ni和Cu元素可以无限固溶,在常温下形成Cu-Ni合金的α单相固溶体[5],其二元相图如图1所示[6]㊂随着Ni含量的增加,Cu-Ni合金耐腐蚀性能逐渐增强,Crousier等[7]用电化学方法研究了Ni含量对Cu-Ni合金耐蚀性的影响,发现随着Ni含量增加,合金的钝化电流密度减小,腐蚀速度降低㊂相关研究表明,Ni在一定程度上可以改善铜合金表面钝化膜的防腐蚀性能,其机理是Ni2+进入Cu+的空缺位置,增加了Cu2O膜的离子阻力,导致一个阳离子空位消失,从而增大了电子阻力㊂Ni2+能大量地存在于Cu2O的点阵结构中,并且不影响Cu2O结构,但是当Ni含量高于40%时(质量分数,下同),钝化膜的防腐蚀性能将降低[8]㊂图1㊀铜镍合金二元相图[6]Fig.1㊀Copper-nickel alloy binary phase diagram[6]在Cu-Ni合金中添加不同量的Fe对耐蚀性的影响效果不同,有许多学者做了相关研究㊂Efird等[9]通过静态和动态海水腐蚀试验研究了Fe含量对Cu-Ni合金耐蚀性的影响,结果发现,添加0.5%~2.0%的Fe可以显著提高Cu-Ni合金的耐冲刷腐蚀性能㊂Zubeir[10]报道了Fe含量对90Cu-10Ni合金腐蚀性能的影响,结果表明,Fe的含量大于2.0%时,将会导致富Ni-Fe相的连续沉淀析出,在海水中形成黑色㊁疏松㊁易脱落的薄膜,致使合金的耐腐蚀性能变差㊂姜雁斌等[11]的研究发现,随着合金中Fe含量的提高,合金腐蚀速率呈现先减小后增大的趋势,如图2所示㊂因此,目前在工程中应用的Cu-Ni合金,Fe的添加量通常在0.5%~2.0%之间㊂图2㊀B10铜镍合金腐蚀速率随Fe含量变化[11] Fig.2㊀The corrosion rate of B10alloy varies with Fe content[11]当合金中Fe的含量较低时,Mn可以在一定程度上替代Fe,同时还有消除多余碳的作用,提高了合金的耐蚀性[12]㊂目前应用最普遍的合金如BFe10-1-1和BFe30-1-1等,具有很强的抗冲刷腐蚀性能,其中的Mn和Fe 的质量都是以1ʒ1的比例加入的㊂Mn还能与Ni共同作用,使合金的微观组织结构更加稳定㊂Saud等[13]利用拉伸实验和电化学实验研究了Mn含量对Cu-Al-Ni合金性能的影响,发现当合金中的Mn添加量为0.7%时,合金993All Rights Reserved.中国材料进展第41卷的力学性能和耐蚀性能都达到最优,而Mn含量的继续增加反而会使合金的耐蚀性降低㊂美国海军在给Cu-Ni合金中添加Fe和Mn元素的基础上,还添加了0.5%的Cr元素,发明了一种新型合金并广泛应用㊂研究表明,此类合金的耐海水冲刷腐蚀性能明显优于B10和B30合金[14]㊂国内外学者研究了Cr 元素的添加量对Cu-Ni合金各方面性能的影响㊂Anderson等[15]探究了不同Cr含量对Cu-Ni合金抗冲击腐蚀性能的影响,结果表明,当Cr元素的添加量大约为0.5%时可以提高合金的耐冲击腐蚀性能㊂Jeon等[16]研究了在pH= 1.2的酸性氯化物溶液中Cu-6%Ni-4%Sn-x%Cr合金的腐蚀特性随Cr含量的变化,发现Cr的添加可以减少富Sn 的沉淀,防止局部腐蚀的发生㊂李晓娜等[17]认为,Ni-Cr 的同时加入可以明显抑制铜合金在800ħ以下的中温氧化,但合金的抗高温氧化性能与Cr和Ni的质量比有密切联系,较高的比例才能提高铜合金的抗高温氧化能力㊂由此可见,添加的Cr元素会与其他合金成分共同作用,对合金的耐冲刷㊁耐冲击㊁抗高温氧化性能均有不同程度的提升,值得继续对该元素的作用进行深入研究㊂Al元素对Cu-Ni合金具有强化作用,可以促进合金表面形成坚韧㊁致密的保护膜,降低表面活性,使合金的机械强度大幅提高,增强合金的抗冲蚀性能,从而提高合金的耐蚀性[18]㊂稀土对铜及铜合金的作用主要有净化㊁微合金化㊁改善机械加工性能以及提高耐蚀性㊂因此许多研究者在Cu-Ni合金中加入少量的稀土元素对其进行改性,以提高Cu-Ni合金的耐蚀性[19,20]㊂关于稀土改善铜及铜合金耐蚀性的机理,主要有以下5种解释:①稀土元素能在合金表面形成极薄且致密的腐蚀产物膜,增大了腐蚀进行时的传质过程阻力[21];②稀土在晶界上的分布会阻碍镍㊁铁㊁氧等元素的扩散,降低成分偏析的出现,使合金的成分和组织均匀化[22];③缩小了铜及铜合金的结晶温度范围,减轻了枝晶偏析[23];④稀土元素能提高铜及铜合金的腐蚀电位[24];⑤稀土净化基体后杂质减少,从而减少腐蚀微电池的数目和腐蚀电势梯度,提高了合金的耐蚀性[25]㊂2.2㊀微观组织Cu-Ni合金的组织均匀性会显著影响其耐蚀性,这是由于合金成分的相互作用会影响偏析程度,具体表现为合金中镍元素的偏析,从而降低其耐冲刷腐蚀性能[11]㊂甘春雷等[26]研究了连续柱状晶组织和普通铸造多晶组织的BFe10-1-1合金耐蚀性,测试结果表明,前者的微观偏析程度较小,成分更加均匀,能够有效避免局部腐蚀的发生,同时腐蚀产物膜阻抗较大,耐蚀性提高㊂孔小东等[27]的研究也证明了微观组织和夹杂物的差异对铜合金的耐腐蚀性能有重要影响㊂关于晶粒尺寸对Cu-Ni合金耐蚀性的影响,目前学界的看法还存在一定分歧㊂曹中秋等[28]研究了不同晶粒尺寸的Cu-Ni合金在酸性含氯介质中的电化学性能,结果发现,晶粒细化后晶界所占的总面积相对增加,而晶粒内部的原子能量通常小于晶界处的原子能量,因而晶界处原子反应活性较强,参与腐蚀的活性原子增加,使得腐蚀加速,且优先在晶界处发生腐蚀㊂Tan等[29]通过对6种不同使用寿命的Cu-Ni合金的研究,认为提高Cu-Ni合金耐蚀性的有效方法是获得较大的晶粒和较宽的晶粒尺寸分布㊂综合前人的研究,要增强合金的耐蚀性,其晶粒尺寸应该控制在一个合适的范围内,因此还需做进一步的研究以确定具体尺寸范围,同时,合适的晶粒尺寸还可以满足材料的力学性能和成形性能要求㊂2.3㊀初始表面状态由于Ni和Cu元素可以无限固溶,可在常温下形成单相固溶体且均匀性较好,但由于金属表面以及金属-海水界面处物理化学性质的微观不均匀性,导致金属与海水接触界面的电极电位不均匀,易在活性点形成微腐蚀电池,造成局部腐蚀[30]㊂因此,点蚀是Cu-Ni合金在海洋环境中较为常见的腐蚀类型,而点蚀的情况与材料的初始表面状态有关㊂原始表面膜指金属通过热处理工艺形成的膜层,腐蚀产物膜指金属在腐蚀环境中形成的膜层㊂Cu-Ni合金原始表面膜中的镍富集和镍的充分氧化可以增强合金的耐蚀性,而表面膜层中残留的游离态碳会使Cu-Ni合金腐蚀更加严重,原始膜层中非游离态的碳则对合金的耐蚀性影响不大[31];另外,材料的表面粗糙度越高,在表面越容易形成湍流,冲刷腐蚀也就越严重㊂2.4㊀腐蚀产物膜Cu-Ni合金在海水环境中具有优异的耐腐蚀性能,不仅由于自身电位较正,不易发生腐蚀反应,更由于其表面形成的致密的腐蚀产物膜阻隔了金属基体与腐蚀环境的接触,从而降低了腐蚀速率㊂目前,学术界公认的Cu-Ni合金在海洋环境中的腐蚀产物膜,是一种双层结构模型[32]㊂模型的内层为致密的Cu2O膜,可以保护合金免于腐蚀,这是铜镍合金在海水中具有良好耐蚀性的主要原因;外层为二价铜的化合物(Cu(OH)2㊁CuO㊁Cu2(OH)3Cl㊁CuCl2或CuCO3㊃Cu(OH)2)产物膜,外层膜疏松多孔,对基体不具有保护性[33,34]㊂Ma等[35]还发现产物膜中有金属镍的存在,随着膜层深度的增加,镍的氧化态(NiO和Ni(OH)2)逐渐减004All Rights Reserved.㊀第5期曹青敏等:铜镍合金在海水冲刷条件下的腐蚀行为与机理研究进展少,而镍金属单质增加㊂在膜的内层中检测到的NiO/ Ni(OH)2对内层的较高电阻有很大贡献,Ma等认为腐蚀产物膜在海水中的形成过程可以分为5个阶段,如图3所示㊂关于Cu2O膜层的生成方式,目前主要有2种理论:一种是基体中的铜作为阳极直接生成Cu2O,其过程如反应式(1);另一种是吸附层或合金表面上的铜形成了可溶性CuCl-2,导致水解反应并生成Cu2O,其反应过程如式(2)和式(3)[36]㊂2Cu+H2O↔Cu2O+2H++2e-(1) Cu+2Cl-↔CuCl-2+e-(2) 2CuCl-2+H2O↔Cu2O+2Cl-+2H+(3) North等[37]用铜基合金上的Cu2O膜的不良半导体特性解释了Cu-Ni合金相较于纯铜的耐蚀性优势㊂他们猜想镍和铁掺入Cu2O膜中,占据了阳离子空位,降低了阳离子空位浓度,从而提高了耐蚀性,这一说法被许多人所接受㊂但是Burleigh等[38]认为,将氧化镍(NiO)和赤铁矿(Fe2O3)代替Ni2+和Fe2+/Fe3+添加到Cu2O中并不会消除阳离子空位,但会产生新的空位,如式(4)和式(5)所示:NiOңCu O Ni㊃Cu+VᶄCu+OˑO(4) Fe2O3ң3Cu O2Fe㊃㊃Cu+4VᶄCu+3OˑO(5)式中,Ni㊃Cu是填充Cu2O薄膜中阳离子位置的镍阳离子, VᶄCu是薄膜中带负电的阳离子空位,OˑO是薄膜中的氧阴离子,Fe㊃㊃Cu是填充薄膜中阳离子位置的铁阳离子㊂根据在氧恒定压力下阳离子空位浓度与电子空穴浓度之间的关系式(6)和式(7),阳离子空位浓度的增加必然会导致电子空穴浓度的降低㊂因此,镍和铁改善钝化膜耐冲刷腐蚀性能的方式可能与电子空穴的减少有关,从而导致电子电阻率增加㊂12O2ңCu O OˑO+2VᶄCu+2h㊃(6) [VᶄCu][h㊃]ɖP0.25O2(7)式中,OˑO是Cu2O薄膜中的氧阴离子,VᶄCu是薄膜中带负电的阳离子空位,h㊃是薄膜中带正电的电子空穴㊂图3㊀90/10(B10)铜镍合金在海水浸泡环境下的腐蚀产物膜形成过程示意图[35]:(a)浸泡初期,铜溶解形成CuCl2,Cu2O再沉淀;(b)浸泡中期,Cu2O被氧化并形成非保护性的Cu2(OH)3Cl;(c)浸泡中后期,阳离子空位及电子空穴的产生㊁扩散,Cu2O薄膜开始向内生长;(d)浸泡中后期,向内生长的Cu2O膜增厚,纯铜晶粒再沉积;(e)浸泡后期,向内生长的Cu2O薄膜变厚,薄膜内层形成NiOFig.3㊀Schematic diagram of corrosion product film formation process of90/10copper-nickel alloy in seawater immersion environment[35]:(a) at the early stage of the immersion,dissolution of copper to form CuCl2and reprecipitation of Cu2O;(b)at the middle stage of the im-mersion,oxidation of Cu2O and formation of nonprotective Cu2(OH)3Cl;(c)at the mid-to-late stage of the immersion,generation and diffusion of cation vacancies and electron holes and start-up of inward growth of Cu2O film;(d)at the mid-to-late stage of the immersion, thickening of the inward-growing Cu2O film and redeposition of pure copper grains;(e)at the late stage of the immersion,thickening of the inward-growing Cu2O film and formation of NiO in the inner layer the film104All Rights Reserved.中国材料进展第41卷3㊀环境因素对腐蚀行为的影响研究3.1㊀温度温度对铜镍合金的影响机制在于:腐蚀反应的氧扩散速率㊁阴阳两极反应速率都会随着环境温度的变化有较大波动,从而使合金的腐蚀速率随之发生改变;另外,较高的温度还适宜海洋中微生物的繁殖,加速微生物腐蚀㊂但是海水温度升高又会使海水中的溶解氧含量降低,同时加速保护性钙质水垢在合金表面的生成,减慢阴极还原反应的进行,使得腐蚀速率降低㊂由此可见,温度对铜镍合金在海洋环境中腐蚀速率的影响是多方面综合作用的,实验条件的不同可能会导致研究结果各不相同㊂Melchers [39]对现有的90/10铜镍合金浸泡腐蚀数据的分析表明,样品最初浸泡时的温度会对其长期腐蚀行为产生较大影响,最初浸泡温度在18~28ħ之间时,90/10铜镍合金表现出更好的耐蚀性㊂杜孟孟等[40]利用电化学测试手段研究了2种铜镍合金在20~80ħ时的腐蚀性能,发现BFe10-1-1合金在40ħ时腐蚀速率最小,这是传质速度和溶解氧含量综合作用的结果,且2种合金在较高温度下均会在表面迅速生成腐蚀产物膜,达到稳定状态㊂3.2㊀pH 值海水的pH 值一般为8.1~8.3,偏弱碱性㊂铜合金在海水中会发生钝化,在表面形成Cu 2O 钝化膜,对基体有保护作用,但钝化膜在酸性条件下会溶解㊂Efird [41]发现当海水介质的pH 值ȡ9时,铜合金表面会形成CuO 膜,当pH 值>13时,CuO 膜将会溶解,并推导出了电位-pH 图(如图4)㊂罗宗强等[42]研究了pH 值对Cu-17Ni-3Al-x铜合金腐蚀的影响,发现在3.5%的NaCl 溶液中,环境pH 值越高(pH =3~12),合金越易形成致密的腐蚀产物膜,腐蚀速率越低㊂图4㊀90/10铜镍合金在25ħ下的电位-pH 图[41]Fig.4㊀Potential-pH diagram of 90/10copper-nickel alloy at 25ħ[41]3.3㊀氯离子海洋环境是高盐环境,因此氯离子(Cl -)对合金的腐蚀影响不可忽视㊂Cl -会对合金产生腐蚀的主要原因是其与铜合金表面的氧化亚铜膜发生反应,生成可溶或微溶的氯化物,从而引起合金发生点蚀[43]㊂研究表明,Cl-主要通过以下几个方面对合金材料造成腐蚀破坏[44]:①Cl -会渗透到腐蚀产物膜内,对膜的结构造成破坏;②Cl -的吸附容易抑制腐蚀产物膜的形成及修复;③Cl-的吸附在腐蚀产物膜上形成强电场,加速基体的溶解㊂对于Cl -对Cu-Ni 合金腐蚀速率的影响,研究者们做了许多研究㊂常钦鹏等[45]发现在含Cl -的环境中B30Cu-Ni 合金表面氧化膜会发生点蚀,并且随着环境中Cl-浓度的增大,腐蚀速率逐渐增大㊂Badawy 等[46]的研究结果表明,当Cl -浓度低于0.3mol /L 时,Cu-Ni 合金的腐蚀速率会随着Cl -浓度的升高而升高;当Cl -浓度达到0.3mol /L 时,CuCl 经过反应和水解生成致密的Cu 2O 层,保护基体免于腐蚀,腐蚀速率降低㊂Verma 等[47]也表示,Cu-Ni 合金在含氯介质中腐蚀形成的主要腐蚀产物为CuCl㊁CuCl 2和Cu 2O㊂Cl -浓度还会影响镍含量与腐蚀速率的关系,Milošev 等[48]研究了Cu-x Ni (x =10%~40%,质量分数)合金在碱性溶液(pH =9.2)中的腐蚀行为,该溶液含有不同浓度的NaCl(0.01~2.0mol /L),发现存在一个临界Cl -浓度,低于该浓度时,镍含量越低,对局部腐蚀的抵抗力越大;高于该浓度时,镍含量越高,对局部腐蚀的抵抗力就越大㊂3.4㊀硫化物硫化物在海洋中的存在形式多种多样,如工业废水的排放㊁腐烂的海洋生物㊁硫酸盐还原菌等,这些因素都会导致海水介质中硫化物的产生,因此其对金属的腐蚀影响相对比较复杂㊂Cu-Ni 合金对S 2-特别敏感,S 2-可以与腐蚀过程中产生的Cu +结合生成Cu 2S,Cu 2S 是一种硬而脆的腐蚀产物,它可以附着在合金表面但粘附力较小,加上腐蚀产物膜的结构较为疏松,Cu 2S 在流动介质中极易产生脆性剥落,进而降低合金的耐蚀性[49]㊂硫化物的存在会使Cu-Ni 合金腐蚀电位向活化方向移动㊂在活化电位时,阴极反应主要依赖于氢离子的还原,在海水含氧量很低时腐蚀依然可以进行㊂Kong 等[50]采用一系列电化学方法研究了硫化物浓度对含厌氧氯化物溶液中铜腐蚀的影响,认为在缺氧环境下,硫化物浓度对耐蚀性有显著影响,形成的钝化膜同时包含Cu 2S 和CuS㊂随着硫化物浓度增加,钝化膜厚度减小,并形成多孔的外层,其对基体没有保护作用,导致合金耐蚀性降低㊂目前已发现有些物质可以减小硫化物对Cu-Ni 合金腐蚀的危害㊂5-(3-氨基苯基)四唑(APT)可作为混合抑制204All Rights Reserved.㊀第5期曹青敏等:铜镍合金在海水冲刷条件下的腐蚀行为与机理研究进展剂,在没有APT 的情况下,海水和硫化物污染的海水中都存在CuO㊁Cu 2O㊁CuCl㊁CuS 和Cu 2S,然而,在APT膜存在的情况下,上述产物完全不存在[51]㊂苯并三唑(BTAH)可以抑制Cu10Ni 合金在被硫化物离子污染的盐水中的腐蚀,研究表明,BTAH 的存在会降低腐蚀速率和腐蚀产物膜的生成量,同时可以说明腐蚀产物膜越薄,合金的腐蚀速率越低,即对合金基体的保护性越高[52]㊂3.5㊀流速Cu-Ni 合金耐海水冲刷腐蚀性能较好,但是存在一个临界流速,一旦海水超过该流速,则腐蚀速率急剧增大,如图5所示[53]㊂一般认为,海水流速对Cu-Ni 合金腐蚀过程的影响机制为:流动的海水在合金表面产生剪切力,流速越大剪切力越大[54],当表面产生的剪切力超过表面钝化膜与合金基体的结合力时,钝化膜就会与基体分离,从而腐蚀速率变大,这个海水流动的临界速度就被称为材料在该介质中的临界流动速度㊂当海水流速增大时,传质系数随之增大,会促使电化学反应加速,加快腐蚀性物质到达材料表面,加速腐蚀;当海水流速过大时,还会在合金表面形成湍流产生气泡,造成空泡腐蚀㊂吴成红等[55]则得到了相反的结论,认为流速增大可以冲刷掉金属表面的腐蚀性物质,减少局部腐蚀的发生,同时可以促进钝化剂到达金属表面,增强钝化能力,从而保护金属㊂因此,海水流速对Cu-Ni 合金腐蚀速率的影响,目前的研究尚没有达成一致,有待于进一步深入研究㊂图5㊀冲刷腐蚀速率随流速变化示意图[53]Fig.5㊀Schematic of the changes in erosion-corrosion mechanism as ve-locity is increased[53]4㊀Cu -Ni 合金在海水冲刷条件下的腐蚀机理研究㊀㊀研究表明,由于铜的电位较低,在海水中很难被直接氧化,而且在其表面会生成一层氧化产物膜,阻碍腐蚀过程的进行,因此Cu-Ni 合金在海洋环境中表现出良好的耐蚀性[56,57]㊂North 等[37]是最早将Cu 2O 膜的半导体性质和Cu-Ni 合金的耐蚀性联系起来的学者㊂他们认为Cu-Ni 合金的耐蚀性能够优于纯铜,是因为Cu-Ni 合金中的镍以掺杂离子的形式溶解在Cu 2O 膜中,与亚铜离子溶解后形成的阳离子空位相结合,降低了膜层中的阳离子空位浓度和电子电导率,增加了膜层电阻,从而改善了合金的耐蚀性[58]㊂以上过程可用式(8)表示:Ni +V ᶄCu ↔Ni ㊃Cu +2eᶄ(8)一些研究者认为,Cu-Ni 合金在海洋环境中浸泡后,在其表面形成了致密的Cu 2O 保护膜层,该膜层能与基体牢固地结合在一起,有效保护基体,阻止合金进一步被腐蚀[59-61]㊂然而单纯的Cu 2O 产物膜层实际上存在大量缺陷,研究者在Cu 2O 产物膜中发现了少量Ni 和Fe 的氧化物,证明了是Ni 和Fe 的氧化物填充了产物膜中的缺陷,增加了产物膜的致密性,才能提升合金的耐蚀性㊂冲刷腐蚀是材料受到流体冲刷和环境腐蚀协同作用的结果,比单一地受到冲刷或腐蚀作用要严重[62]㊂冲刷腐蚀的交互作用机制主要可以概括为以下2个方面[63]㊂一方面是冲刷对腐蚀的影响㊂首先,冲刷能促进传质过程,加速去极化剂(如O 2㊁CO 2等物质)到达合金表面,以及腐蚀产物从表面剥离㊂其次,冲刷会破坏合金表面的钝化膜,并促使新的钝化膜形成,若表面膜的自修复速率小于被冲刷破坏的速率,那么该材料的耐冲刷腐蚀性能较弱,会发生较为严重的冲刷腐蚀㊂因此,合金的耐冲刷腐蚀性能受到其能否形成稳定的表面膜,以及表面膜再修复能力的直接影响㊂所以,要提高合金的耐冲刷腐蚀性,可以从研究如何提高合金表面钝化膜的力学性能入手㊂再者,冲刷作用还会使材料发生变形,使位错发生滑移㊁塞积,局部的能量增大,形成应变电池㊂当腐蚀环境中存在固体时,冲刷过程还会在材料表面留下大小不一的冲蚀坑,增大合金比表面积,进一步加剧腐蚀过程㊂另一方面是腐蚀对冲刷的影响㊂腐蚀会发生在材料表面,使表面凹凸不平,从而加剧冲刷的效果,尤其是在材料的缺陷处和相界面处,由冲刷造成的局部腐蚀更为严重㊂腐蚀在材料表面作用后还会破坏材料表面结构,溶解材料表面的加工硬化层,使其更加容易折断和脱落㊂材料因腐蚀在表面形成的氧化物膜层在强的冲刷作用下易被冲去,使腐蚀速率增大㊂对于冲刷腐蚀的过程及机理,目前学界观点比较一致[64,65],铜合金的冲刷腐蚀过程如图6所示㊂冲刷腐蚀的总失重T 可以通过式(9)表示[66]:T =C 0+E 0+C e +E c(9)其中,T 是冲刷腐蚀的总失重;C 0是纯腐蚀的失重;E 0304All Rights Reserved.。
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》
《不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为研究》篇一一、引言随着海洋工程和海洋资源的不断开发，金属材料在海洋环境中的耐腐蚀性能变得尤为重要。
Cu-Ti合金作为一种具有优异性能的金属材料，在海洋工程领域具有广泛应用。
然而，在实际应用中，合金常常会暴露于各种复杂环境中，特别是那些含硫和污染的海洋环境中。
在这些环境下，合金的热处理状态和微观结构会显著影响其腐蚀行为。
本文针对不同热处理状态下Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为进行研究，以期为该合金的进一步应用提供理论支持。
二、研究方法本研究采用不同热处理状态的Cu-Ti合金作为研究对象，通过浸泡实验、电化学测试和表面分析等方法，研究其在S2-污染海水中的腐蚀行为。
具体实验步骤如下：1. 制备不同热处理状态的Cu-Ti合金样品，包括退火、淬火和时效等处理状态。
2. 将样品浸泡在S2-污染海水中，定期观察并记录样品的腐蚀情况。
3. 利用电化学工作站进行电化学测试，分析合金的腐蚀电流、腐蚀电位等参数。
4. 采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等技术对合金表面进行观察和分析。
三、结果与讨论1. 不同热处理状态下的Cu-Ti合金在S2-污染海水中的腐蚀行为：通过对不同热处理状态下的Cu-Ti合金进行浸泡实验，我们发现合金的腐蚀程度与其热处理状态密切相关。
在相同条件下，某些热处理状态下的合金表现出较好的耐腐蚀性能，而另一些则表现出较差的耐腐蚀性能。
这主要与合金的微观结构、相组成和元素分布等因素有关。
2. 电化学测试结果分析：电化学测试结果表明，不同热处理状态下Cu-Ti合金的腐蚀电流和腐蚀电位存在显著差异。
其中，某些热处理状态下的合金具有较低的腐蚀电流和较高的腐蚀电位，表明其具有较好的耐腐蚀性能。
这可能与合金的微观结构、电子传输性能和化学稳定性等因素有关。
3. 表面分析结果：通过SEM和XRD等技术对合金表面进行观察和分析，我们发现不同热处理状态下Cu-Ti合金的表面形貌和相组成存在差异。
Cu_Ni合金海水腐蚀行为研究进展_朱小龙
第9卷第1期 1997年1月 腐蚀科学与防护技术C ORROSION SCIENCE AND PROTECTION TEC HNOLOGY V ol.9N o.1Jan.1997Cu-Ni合金海水腐蚀行为研究进展朱小龙 林乐耘 雷廷权1(北京有色金属研究总院北京100088)(1哈尔滨工业大学哈尔摈150001)摘 要 综述了Cu-Ni合金在海水中材料因素和海水环境及其对腐蚀行为的影响.阐述了该合金海水腐蚀热力学和化学成分、微观组织结构、初始表面状态与耐蚀性的关系;并讨论了海水的物理因素(流速、温度)、化学因素(溶解氧、硫化物)和生物因素及其协同效应对Cu-N i合金腐蚀过程的影响.关键词 Cu-Ni合金,海水腐蚀,材料特性,海水环境.学科分类号 T G172.5Cu-Ni合金广泛应用于海洋工程中各类舰船的冷凝器管、滨海发电厂的热交换器以及海水淡化处理设备的管道系统等.虽然这种合金进入实际应用已有几十年历史,但是该合金在服役过程中曾发生过严重腐蚀和泄漏事故.因此,人们对Cu-Ni合金海水腐蚀进行了大量研究,由于涉及因素错综复杂,迄今为止Cu-Ni合金的腐蚀机理及如何有效控制尚不完全清楚.随着海洋的不断开发和Cu-Ni合金应用范围的日益拓宽,人们越来越重视研究该合金在海水中耐蚀性以及发掘其潜力,从而延长使用寿命,防止早期失效,充分服务于海洋工程.本文综述了Cu-Ni合金海水腐蚀研究结果,试图从材料本性探讨该合金的腐蚀规律以及这方面研究的发展趋势;还从海水环境方面综述Cu-Ni合金的耐蚀性与海水环境的关系以及影响该合金腐蚀的海水因素.1Cu-Ni合金海水腐蚀的材料本性1.1合金海水腐蚀热力学Efird[1]采用电化学方法建立了90Cu-10Ni和70Cu-Ni合金在海水中电位-pH图,电位-pH图可分为免蚀区、腐蚀区、钝化区和脱合金成分敏感区.随着镍含量从10%增至30%,腐蚀与钝化转变线的位置从p H8.5移至p H7.8,一价铜离子和二价铜离子转变也由+0.030V 移至0.070V(SCE).在腐蚀区,脱合金腐蚀为层型;在钝化区,脱合金腐蚀主要发生在缝隙处呈塞型.还应指出这两种合金均位于析氢平衡线上方,这表明合金不能通过H+还原作为阴极反应进行腐蚀,然而当含有硫化物时,合金腐蚀电位负移,这时阴极过程可通过析氢反应进行[2].金属腐蚀与防护国家重点实验室项目,国家自然科学基金资助项目 收到初稿:1996-01-12,收到修改稿:1996-04-15Fig .1Po la riza tion curv es o f Cu-Ni a lloy s in Na Cl solutio n (p H 8.1,sca n r ate :0.5mv ·s -1)[3]1.2影响腐蚀行为的材料因素1.2.1化学成分 Cro uiser 和Becca ria研究了Cu -Ni 合金随Ni 含量变化在Na Cl溶液中的电化学行为[3].结果表明,Cu-Ni合金与纯Cu 的极化曲线主要差异在于阳极极化部分出现一个电流平台,随着Ni 含量增加,电流平台降低,当Ni 含量达到30%时,合金的平台电流值与纯Ni 的钝化电流接近(图1).在Ni 含量为10%时,合金的电流平台较宽,表明合金钝态性能稳定,这可能是Cu-Ni 合金含Ni 量为30%和10%的原因.添加0.5～2%Fe 可以显著改善Cu -Ni 合金耐海水腐蚀性能,特别是抗流动海水冲击腐蚀性能.Efird [4]对不同Ni 和Fe 含量的Cu-Ni 合金在静态和高速流动海水中进行腐蚀试验发现,未添加Fe 的合金形成的腐蚀产物中氧含量高;添加一定量Fe 的合金所形成的腐蚀产物中富Ni.70Cu-30Ni 合金添加0.5～ 2.0%Fe 明显改善流动海水中耐蚀性,并且在静态海水中也得到证实[5].通常,无论是70Cu-30Ni 还是90Cu -10Ni 合金均添加一定量Fe .添加少量的Fe 有益于耐蚀性,其作用存在两种观点.固溶态铁的作用在于形成含水氧化铁的腐蚀产物膜,这种化合物充当阴极抑制剂.North 和Pry-o r [6]认为另一种机制可能起作用,至少起部分作用,他们证实了Ni 能够掺杂到缺陷的Cu 2O 点阵中,因此增加腐蚀产物膜的阳极(离子)和阴极(电子)阻力,并认为Fe 具有相同的效应.70Cu-30Ni 合金与90Cu-10Ni 合金在海水中腐蚀行为尚存在不同看法.用于冷凝器的70Cu -30Ni 合金比90Cu -10Ni 合金能耐流速更高的海水腐蚀;然而,70Cu -30Ni 合金对局部高温区点蚀较敏感,90Cu-10Ni 合金在相对较高温度下服役较为有利.Macdo nald 等[7]发现,只要氧浓度不超过 6.60mg ·L -1,70Cu-30Ni 合金在流速为1.2m ·s -1海水中比90Cu-10Ni 合金耐蚀性好;铸态70Cu -30Ni 合金在相对较高流速12.2m ·s -1海水中耐蚀性低于90Cu -10Ni 合金;70Cu-30Ni 合金在流动海水中局部腐蚀敏感性远高于90Cu-10Ni 合金;70Cu-30Ni 管在硫化物污染的海水中失效率低于90Cu-10Ni 管.这两种合金均对硫化物诱发点蚀倾向敏感,然而导致70Cu-30Ni 合金所需的硫化物浓度更高,长期暴露在硫化物浓度较低的海水中90Cu -10Ni 合金腐蚀比70Cu -30Ni 合金严重.Mn 能显著提高Cu-Ni 合金抗冲击腐蚀性能,并且当Fe 含量比较低时,Mn 能起到替代Fe 的作用;M n 还能消除Cu-Ni 合金中过剩C 的影响[8].近年来发展了一种含2%Fe 、2%M n耐高速流动海水的70Cu -30Ni 合金.1.2.2微观组织结构 从相图上看,Cu-Ni 合金为无限互溶的连续固溶体.但在322℃以下,该合金存在一个产生亚稳分解的成分-温度区域.当添加某些合金元素如Fe 、M n 等将改变亚稳分解的成分-温度区域的大小和位置[8].Fe 在Cu -Ni 合金中的溶解度很小,通常70Cu -30Ni 合金中Fe 溶解量约为0.5～ 1.0%,90Cu -10Ni 合金中Fe 溶解量约为 1.0～491期朱小龙等:Cu -Ni 合金海水腐蚀行为研究进展50腐蚀科学与防护技术9卷1.5%.当Fe完全固溶时,合金表现出良好的耐蚀性;若合金出现沉淀态的Fe,所形成的腐蚀产物无Ni的富集且颜色变暗[4].此外,还可能导致Cu-Ni合金在氨环境下耐应力腐蚀性能下降.Cu-Ni合金在一定条件下沉淀析出极小的Ni-Fe富集相,该Ni-Fe富集相不仅明显影响合金的强度,而且降低合金的耐蚀性.Richter和Pepperhoff[9]应用Mossbauer谱探测到缓冷处理的70Cu-30Ni和90Cu-10Ni合金的Ni-Fe颗粒,其中Ni含量约为60%～70%.Droleng a 等[10]系统研究了90Cu-10Ni合金化学成分和微观组织结构对耐蚀性影响,发现固溶处理后在600℃或650℃退火时,合金产生连续沉淀,导致硬度和磁透率增加.仅当退火时间超过100h,才可能在电镜下观察到这种沉淀物;合金在450℃退火时在晶界析出不连续沉淀物.在海水中长时间暴露结果表明:90Cu-10Ni合金为均匀固溶体时腐蚀电位在活化方向略有变化,R-1p值低且稳定,随铁量增加而增大;连续沉淀的合金腐蚀电位在活化方向出现一个电位跃迁,在某些情况下,电位跃迁之后观察到强烈的电位波动,R-1p在含Fe为2.0%和2.5%时达到最大;在晶界上存在不连续沉淀物的合金腐蚀电位在活化方向出现一个电位跃迁,并且R-1p值始终较高且与含Fe量无关,还表明不连续沉淀的90Cu-10Ni合金形成的黑色腐蚀产物膜厚且多孔疏松而易脱落,其下为桔黄色晶体,Efird[4]发现自由腐蚀电位基本在-200至-250mV之间,而与微观组织结构和Fe量(<3.5%)无关.Cu-Ni合金沉淀相析出的条件尚不清楚,目前尚未找到有效地抑制Cu-Ni合金沉淀特别是不连续沉淀发生的途径.1.2.3初始表面膜 Cu-Ni合金在海水中耐点蚀能力取决于初始表面状态或服役条件.对于表面状态的影响,在生产过程中最终光亮退火形成残留碳膜或富锰氧化膜被认为是有害的.M arsde分析了Cu-Ni热交换器管早期失效并指出加工过程中的润滑剂在退火时分解为残留的碳膜,该碳膜相对于Cu为阴极,导致点蚀[11].较普遍观点认为碳膜是有害的,但富锰的氧化膜并不是点蚀的原因,因为富锰的氧化膜在氯化程度较高的海水中相对合金基体为强阴极,使沉积物周围或其下产生局部腐蚀,然而这种氧化膜通常在海水中随时间而消失.管表面有M nO或经喷砂处理后的点蚀敏感性均较低[12].特殊的服役条件对铜合金海水腐蚀影响较大,如海水过氯化.Gusmano和Trav ersa[13,14]研究70Cu-30Ni合金在流动海水中的腐蚀行为,他们指出初始富锰膜本身并不导致局部腐蚀,而海水过分氯化才是局部腐蚀的原因.对于中等氯化海水,自由Cl2量不超过0.5mg/L,该合金耐局部腐蚀性能良好,且与初始表面膜无关.当自由Cl2量为0和1.3mg/L时,该合金耐局部腐蚀性能均较差.至今较普遍认为初始表面的富锰膜不是Cu-Ni合金管局部腐蚀的原因.2Cu-Ni合金腐蚀行为的海水环境影响因素海洋是一个富有挑战性的、维持着物理、化学和生物的动平衡体系.海水环境极为复杂,它不仅含有地壳中大多数元素,而且还拥有无数有机分子和海洋生物,此外季节、潮汐和阳光等的介入进一步增加海水环境的不确定性.材料在海水中的腐蚀行为实际上是材料与海水环境相互作用的过程.海水的诸多因素直接或间接参与该过程,同时,这些因素相互作用和协同效应使腐蚀过程更加复杂.2.1物理因素2.1.1流速 Cu-Ni合金在海水中使用时存在一个相对极限流速.超过这个相对极限流速,将因冲击腐蚀而失效.Cu -Ni 合金相对极限流速受诸多因素的影响,无法精确测定.试验表明,90Cu -10Ni 合金能够承受的流速范围为 2.5～ 3.5cm ·s -1海水冲击,该合金允许流速达4.5cm ·s -1.冲击腐蚀的机理迄今为止尚不完全清楚,已经提出的机理主要有如下三种:(1)流动海水在合金表面产生剪切应力,随着流速增加,剪切应力增加.剪切应力超过一定值使得合金表面腐蚀产物机械分离.因此,腐蚀产物膜的机械性能决定了临界流动速度,即临界流动速度对应的剪切应力略超过腐蚀产物与基体之间结合力[15].Efird [15]计算出90Cu-10Ni 和70Cu-30Ni 的临界剪切应力分别为43.1N /m 2和47.9N /m 2.临界剪切应力随管径不同而变化,管径越大,铜基合金允许海水流速越高.Sa to 和Naga ta [16]发现冷凝器管入口端的剪切应力等于管内一段距离后剪切应力的两倍,这些结果解释了管道入口端经常发现冲击腐蚀.Fer ra ra 和Gu-da s 研究了旋转园盘上平板试样的流速影响[17],这种条件,90Cu-10Ni 合金在周边速度为7.9至8.8m ·s -2之间的腐蚀速度比70Cu-30Ni 合金低得多.虽然70Cu-30Ni 合金冷凝器和热交换器对入口处的冲击腐蚀表现出很高耐蚀性,但是90Cu -10Ni 合金作为船舶的外壳所遇到海水流速更高却显示更好耐蚀性.(2)高速流动海水由于质量传输系数大,使得表面pH 值降低以及表面膜通过可溶性Cu(I)化合物扩散溶解速度增加;在侵蚀腔内,局部腐蚀形成活化-钝化电池,这种电池具有自催化效应.(3)在流动海水介质中,如果其中气泡尺寸大于界面层厚度,则气泡对保护层产生机械破坏作用.所产生的力可能破坏水力学上界面层,再加上直接局部液体冲击和保护层局部破坏等因素,使腐蚀不断发展.2.1.2温度 Fra ncis 研究发现[18],在10℃以下,Cu-Ni 合金腐蚀速度随温度降低而增大,并认为温度下降导致了腐蚀产物膜中无Fe 富集.温度对Cu -Ni 合金腐蚀行为影响的研究结果各异,即温度升高,Cu-Ni 合金腐蚀速度减小、增加或保持不变.这些差异是由于实验条件不同造成的,包括水流、pH 值变化、溶解氧等.Wang 等[19]研究了Cu-Ni 合金在20～80℃的静态海水中腐蚀失重与时间的关系,其结果与Kato 等[20]在25℃NaCl 溶液中所得到Cu -Ni 合金腐蚀失重曲线一致,失重与时间呈抛物线关系(y =at 1/2),这表明溶解过程在整个温度范围内遵循质量传输极限机制.溶解过程速度控制步骤是Cu +和Ni 2+离子的扩散.这意味与Fe 的氧化膜覆盖能力相关的离子扩散愈慢,合金腐蚀速度亦愈低.2.2化学因素影响腐蚀过程的海水化学因素主要有盐度、溶解氧和硫化物.海水的总盐量可表示为含氯量和盐度.氯含量定义为每千克海水中氯、溴和碘的总量.假设溴和碘均用氯代替,盐度与氯量的关系为盐度S (‰)=0.03+0.1805×Cl (‰).在自然海水中,盐度在32000和36000m g /L 之间变化,氯量在18000和20000mg /L 之间随地理位置变化.Cl 在与Cu 、Fe 形成金属离子络合物时起重要作用,进而影响腐蚀过程.氯化物一方面可以降低金属氧化还原电位,从而扩大可能产生腐蚀反应的范围;另一方面它加速金属的氧化速度,如铜合金腐蚀,氯离子直接参与氧化机制.Cu ++2Cl -=CuCl 2+e-氯化物还影响腐蚀产物.在90Cu-10Ni 合金腐蚀产物分析中发现,氯离子存在于多层腐蚀产物中,并且在金属表面腐蚀层与中间膜层的界面区氯浓度最高.此外,还注意到氯浓度影响产生点蚀和缝隙腐蚀的临界电位及其发展速度,还可能影响保护电位.通常随氯量降低,临界点蚀电位增加,而点蚀速度减小.511期朱小龙等:Cu -Ni 合金海水腐蚀行为研究进展正常海水p H 值在7.8～8.3范围内,一般pH 值在该范围内变化对腐蚀过程影响不大.2.2.1溶解氧 海水中溶解氧量主要决定于盐度和温度.若知绝对温度T (K )和盐度S (‰),就可以计算出溶解氧的平衡浓度.溶解氧对Cu-Ni 合金腐蚀的影响可以用Evans 图来描述(图2)[21].阴极反应: 1/2[O 2]+[H 2O ]+2e =2[O H -] ,线AB 表示吸附的氧;阳极反应: 2Cu=2Cu +sol +2e ,线CD 表示不发生钝化时阳极过程.Fig .2Cor ro sion behav iour of co pper-nickel a lloy s in aera t-ed and de -a erated seawa ter [21]Cu -Ni 合金浸在充气海水中很快形成一层保护性腐蚀产物:2Cu +sol +2[O H -]=Cu 2O+[H 2O ]这使腐蚀产物上产生的I R 降(斜率即阻力)从CD 线所给定的值上升到T 1线所给定的值.T 1线(钝化的阳极过程)与AB 线(阴极过程)交点相对应的腐蚀电位和腐蚀电流分别为E 1和i 1.随着暴露时间增加,腐蚀产物膜随之增厚,因此IR 降即阳极曲线斜率增加,而阴极过程不变化导致腐蚀电位增加,腐蚀电流下降.最终当IR 降充分大时,以致使腐蚀电位达到E Cu 2O /Cu 2(O H)3Cl ,这时外层腐蚀产物Cu 2(O H)3Cl 形成即2[Cu 2+sol ]+3[O H -]+Cl -=Cu 2(O H )3Cl .Cu-Ni 合金腐蚀速度依赖于海水中溶解氧[22].在除气的海水中,腐蚀速度基本为零.这是由于阴极过程缺氧而只可能通过析氢反应进行:2[H +]+2e =H 2,该过程用线EF 表示.EF 与CD 交点对应的腐蚀电位E 2和腐蚀电流i 2较充气海水中腐蚀电位E 1和腐蚀电流i 1低得多.i 1在未污染近乎中性水中很低,相应的腐蚀速度基本为零.在实际体系中,除气海水的腐蚀电位和电流受痕量氧和其他的还原性物质控制.Cu-Ni 合金在流动海水中腐蚀行为在某种程度上也可以用上述模型解释.Macdo nald 等[7]发现当氧含量保持在空气溶解度或低于6.60mg /L 时,70Cu-30Ni 合金显示出比90Cu-10Ni 合金更优的耐蚀性,在氧含量较高的条件下,镍含量高的合金耐蚀性出现迅速下降,在氧溶解度[O 2]=26.3mg /L 时,合金的耐蚀性与镍量无关.2.2.2硫化物 硫化物进入海水中途径较多如腐烂的动植物、工业废弃物、自然产生硫酸盐细菌还原等.在完全无氧的情况下,海水中的硫化物使Cu-Ni 合金腐蚀电位向活化方向迁移.在活化电位时,阴极反应依赖于氢离子还原,因此,即使在无氧时,腐蚀反应仍能进行.Cu-Ni 合金在硫化物污染海水中的腐蚀行为可以用Eva ns 图来描述(图3)[21].在除气、硫化物污染海水(DS -Seawa ter )和在充气、硫化物污染海水(AS -Seawa ter )中腐蚀机理讨论如下:在DS 海水中,线I J 描述的阴极反应与在无污染除气海水中的速度较低的阴极反应相同,即氢离子的还原.阳极反应亦与无污染除气海水中相似,即Cu +形成.然而,在DS 海水中阳52腐蚀科学与防护技术9卷极反应(线AB ′)移至更低电位(线CD),这种迁移是因为Cu +sol 离子与S 2-sol 离子反应沉积使离子活度降低.2[Cu +sol ]+[S 2-sol ]=Cu 2S该硫化亚铜膜为多孔、非保护性腐蚀产物、并且沉积于金属表面.当存在1g ·m -3[S 2-]时,Cu 浓度从向9×10-10降至5×10-12mol /L.根据Nernest 方程计算,相应腐蚀电位下降值超过600mV.这使得腐蚀电流(i 3)比除气、无污染、海水中腐蚀电流(i 2)大得多.但是污染海水中腐蚀电位(E 3)却比除气、未污染海水中相应腐蚀电位(E 2)低得多.Cu -Ni 合金在海水中不能形成保护性产物,所以腐蚀电流和腐蚀电位应保持相对稳定.然而腐蚀电流和腐蚀电位依赖于海水中S 及O 的介入,S 和O 的含量均难以控制从而导致腐蚀电流和腐蚀电位出现小波动.Fig .3Co r ro sion behav io ur o f co pper -nickel a lloy s in aera ted and de-aeraed sulphide-po lluted sea wa ter [21]在AS 海水中,Cu -Ni 合金腐蚀速度最高.硫化物与氧共同加速Cu-Ni 合金腐蚀,如前所述,在充气海水中,合金形成保护性腐蚀产物,阳极反应遵循线A 'B ,如果不存在保护性腐蚀产物,阳极反应遵循AB '线,阳极反应与阴极反应(线EF '交点处腐蚀电流(i 4)很大.Cu -Ni 合金在硫化物存在时不能形成保护性腐蚀产物膜[22],硫化物还与Cu +离子反应降低腐蚀产物与金属的界面上Cu +离子的浓度,从而使阳极曲线从线AB '降至线CD .此外,硫化物还与氧反应从线EF 移至线GH.阴极过程(线GH)与阳极过程(线CD )交点对应腐蚀电位E 5处的腐蚀速度很高(i 5),腐蚀电位E 5位于DS 海水腐蚀电位之间.由于硫化物阻碍保护性腐蚀产物膜形成,腐蚀速度始终维持较高.硫化物在海水中的浓度不稳定,特别是当O 2存在时,在充气海水,硫化物的半寿命仅20min [22].海水中铜离子增大溶解氧对硫化物氧化的速度,硫化物的氧化产物有S(S 0)、S 2O 3(S +2)、S 4O 6(S+2.5)、SO 3(S +4)、SO 4(S +6)以及多硫化物.Latim er 氧化-还原电位描述了一些硫化物与其平衡氧化-还原电位(E i=0)关系:S -2=-+0.51V -S 0-+0.74V -S +32O =3-+0.58V -S +4O +0.66V +0.59V =3 -+0.98V -S +6O =4531期朱小龙等:Cu -Ni 合金海水腐蚀行为研究进展54腐蚀科学与防护技术9卷Haffm ann指出在硫化物较低的溶液中,硫化物氧化速度可用下式表示[23]:υ=K[Cu2+][HS-]式中[Cu2+]和[HS-]表示Cu(Ⅱ)和硫化物离子的浓度,K为常数.在硫化物离子浓度较高时,反应动力学则不同.H o ffmann证实铜离子与硫化物反应动力学具有不重现性[23].因此,硫化物浓度低或高所遵循的反应动力学不同以及反应动力学的不重现性增大了研究硫化物对Cu-Ni合金腐蚀影响复杂程度,可能是得到不同实验结果的原因.硫化物加速Cu-Ni合金海水腐蚀特别是局部腐蚀愈来愈受到重视.2.3生物因素海生物是海水环境的特征之一.生物因素主要海生物可分为宏观生物如藤壶、牡蛎和石灰虫等以及微生物如细菌.Cu-Ni合金具有良好抗海生物附着的性能.Efird在North Ca ro li-na Wright海滩试验发现[24],90Cu-10Ni和70Cu-30Ni合金经过3a暴露才有轻微宏观海生物附着,经过5a暴露,90Cu-10Ni合金所附着的海生物占表面70%,70Cu-30Ni合金附着量达整个表面60%.宏观海生物对腐蚀过程的影响主要通过如下几个方面:(1)阻碍金属表面海水流动,同时增加局部紊流;(2)对金属表面供氧起屏蔽作用,从而形成充气电池;(3)海生物分泌的产物参与腐蚀过程;(4)腐烂的海生物产生硫化物,从而改变金属表面环境.海水微生物影响腐蚀可分为两种情况,一是与腐蚀表面不直接接触的微生物产生化学中间体引起的腐蚀;二是在金属/生物膜界面上的生物膜中产生的化学物质引起微生物诱发腐蚀.微生物最初在Cu-Ni合金上附着的是抗铜能力强的细菌、硅藻和原生动物类[25,26].附着的细菌和硅藻可以改变合金表面的毒性,这样使耐铜能力低的微生物能够附着上去.在Cu-Ni合金海水管道系统中,还发现在缝隙、闭塞处、接缝不规则或焊接处有硫酸盐还原菌存在. Gamez等[27]研究了厌氧菌、硫酸盐还原菌和需氧菌单独及共存是70Cu-30Ni合金和90Cu-10Ni合金腐蚀行为.海水中的微生物可以改变金属与溶液界面性质,从而影响腐蚀过程,主要途径如下:(1)形成界面扩散障碍层;(2)改变细菌群下腐蚀产物结构特性;(3)形成生物膜与腐蚀产物混合层-层结构,改变腐蚀产物粘附力;(4)产生腐蚀性代谢物,这些代谢物降低氧化物层的保护性.海生物的附着过程及与Cu-Ni合金之间的作用机理方面的研究很不够,主要原因是涉及的因素较多,过程复杂及多因素的协同效应,从而使整个腐蚀过程变得错综复杂.这方面尚有待进一步研究.参考文献1Efird K D.Corrosion,1975,31(3),772M acd onald D D,Syrett B C,Wing S S.Corros ion,1979,35:3673Crou sier J,Beccaria A.Werks toffe und Korrosion,1990,41:1854Efird K D.Corrosion,1977,33:3475Beccaria A M,Crousier J.Br.Co rrosion J.,1991,26(3):2156Nor th R F,Pryor M J.Corros.Sci.,1970,10:297M acd onald D D,Syrett B C,Wing S S.Corros ion,1978,34:2898苗善慧.铜加工,1990,(4):839R ich ter F,Pepp erhoff W.Z.M etallkde,1983,74:50010Drolenga L J P,J s seling F P I,et al.Werks toffe und Korrosion,1983,34:16711M orsden D D.M aterials Performance,1978,17:912Nagata K,Atsu mi T,Yon emitsu M.Sumitomo Ligh t M etal Technical Repo rts ,1992,33(4):2013Gus man o G ,Trav ersa E ,Simoncelli C ,et al .M aterials Chemis try and Ph ysics ,1990,24:45714Gus man o G ,Simoncelli C ,Valota N M ,et al .Desalina 1989,74:25915Efird K D.Corrosion,1977,33(1):316Sato S,Nagata K.Sumitomo Ligh t M etal Tech nical R eports,1978,19(3～4):8317Ferrara R J,Gudas J P.Proc.3rd Int.Cong.M arine Co rros.and Fouling,1972,October.18Francis R.Br.Cor rosion J .,1983,18:3519W ang Y Z ,Beccaria A M ,Poggi G .Co rros .Sci .,1994,36(8):127720Kato C,Cas tle J E,Ateya B C,et al.J .Electroch emical Soc.,1980,127:189721Eisels tein L E,Sy rett B C,W ing S S,et al.Co rros.Sci.,1983,23:223.22Syrett B C.Corros.Sci.,1981,21:18723Glas stone S.Tex tbook of Physical Chemistry.New Yo rk ,N Y :D.Van Nos trand Co.Inc.,1940.110424Hoffman n M R ,Environ .Sci .Tech .,1980,14:106125Efird K D.Int.Con f.Corrosion '75,Toron to,On t.,N AC E,1975,12426Videla H A,de M ele M F L,Brankvich G B.Corrosion /89,291,(Hous ton ,TX :NACE,1981)27Gomez de Saravia S G,de M ele M F L,Vid ela H A.Corrosion ,1990,46(4):302REVIEW ON C ORROSION BEHAVIORS OFC u -Ni ALLOYS IN SEAWATERZHU Xiaolo ng ,LIN Leyun ,LEI Ting qua n 1(G eneral Research Institute for N on -ferrous Metals ,Beijing 100088)(1Harbin Institute of Technology ,Harbin 150001)ABSTRACT The corrosion behav io r of Cu-Ni a lloys in seawa ter is reviewed in terms of pa-ram eters related with the alloys and enviro ment .The rela tion is revealed of the cor ro sion re-sistance a nd m aterials characteristics ,which include the corro sion thermody namics ,chemica l com positio ns,micro-structure a nd initial surface of the alloy s,The influences of physica l facto rs (e.g.flow v elo city,tem perature),chemical facto rs (e.g.dissolved ox yg en,sulfide),biological facto rs of seawa ter and their sy nergistic action o n corrosion o f Cu -Ni allo ys a re dis-cussed.KEY WORDS Cu-Ni alloy ,seawa ter cor ro sion,material charateristics,seawa ter environ-m ent 551期朱小龙等:Cu -Ni 合金海水腐蚀行为研究进展。
海洋工程中防腐蚀技术的研究进展
海洋工程中防腐蚀技术的研究进展在人类不断探索和利用海洋资源的进程中，海洋工程扮演着至关重要的角色。
然而，海洋环境的复杂性和严酷性给海洋工程设施带来了严峻的挑战，其中腐蚀问题尤为突出。
腐蚀不仅会缩短设施的使用寿命，增加维护成本，还可能导致严重的安全事故。
因此，防腐蚀技术的研究和应用对于保障海洋工程的可靠性和安全性具有重要意义。
海洋环境中的腐蚀因素众多，包括海水的高盐度、高湿度、强风浪、海洋生物附着以及温度变化等。
这些因素相互作用，使得海洋腐蚀成为一种极其复杂的电化学过程。
海水的盐度使得其具有良好的导电性，促进了电化学反应的进行；高湿度则为腐蚀提供了充足的水分；强风浪会造成设施表面的磨损和冲击，破坏防护涂层；海洋生物的附着不仅会阻塞管道和设备，其代谢产物还可能加速腐蚀；而温度的变化则会引起材料的热胀冷缩，导致防护层的破裂和脱落。
为了应对海洋腐蚀问题，科研人员不断探索和创新，取得了一系列重要的研究进展。
涂层防护技术是目前应用最为广泛的防腐蚀方法之一。
传统的有机涂层如环氧树脂、聚氨酯等在一定程度上能够隔离海水和金属基体的接触，起到防护作用。
然而，这些涂层在长期的海洋环境中容易出现老化、剥落等问题。
近年来，新型高性能涂层不断涌现，如聚脲涂层、氟碳涂层等。
聚脲涂层具有优异的耐磨性、耐冲击性和耐候性，能够在恶劣的海洋环境中保持良好的防护性能；氟碳涂层则具有极低的表面能，能够有效防止海洋生物的附着，同时还具有出色的耐腐蚀性。
阴极保护技术也是一种重要的防腐蚀手段。
通过向金属结构施加阴极电流，使其电位负移，从而抑制腐蚀反应的进行。
牺牲阳极阴极保护法是将一种电位更负的金属（如锌、铝等）与被保护的金属结构连接在一起，使其成为阳极而被腐蚀，从而保护了阴极的金属结构。
外加电流阴极保护法则是通过外部电源向被保护结构提供阴极电流。
随着技术的不断发展，阴极保护技术的监测和控制手段也日益完善，能够实现更加精确和有效的保护。
缓蚀剂技术在海洋工程防腐蚀中也发挥着重要作用。