B30铜镍合金在人工海水中腐蚀产物膜的研究

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本文利用不同的电化学测试技术、微观形貌观察、成分分析以及微观力学性能分析等手段研究了 B30铜镍合金在人工海水中浸泡不同时间的腐蚀行为,同时借助计算机软件对试样表面流体力场进行模拟,揭示了动态海水冲刷过程中,B30合金表面腐蚀产物膜的力学性能和腐蚀性能之间的关系,综合评价了 B30铜镍合金在人工海水中的耐蚀性能。首先对静态浸泡不同时间的B30合金的腐蚀行为和腐蚀产物膜特性进行了研究,着重研究了 B30合金在人工海水中膜的形成与破裂规律,探究表面膜的半导体特性与其耐蚀性之间的关系。结果表明,静态浸泡50天左右的时候,腐蚀产物膜最为致密,对基体的保护作用最强。这种膜是由外层为N型,内层为P型的半导体构成的双层结构,该结构能够有效阻止溶液中CI-的侵蚀,减少点蚀发生,很好地保护基体。利用电化学阻抗和噪声技术研究了动态冲刷过程中冲刷角度以及冲刷速度对B30铜镍合金冲刷腐蚀的影响,并借助ANSYS CFX计算流体力学软件模拟了 B30合金表面流场的分布情况。结果表明,随着冲刷角度的增大,电极表面流体力场强度增大,阻抗值降低,耐蚀性能下降;在高流速下,耐蚀性能较差,在低流速下耐蚀性能较好。其原因为随着流速的增大,流体施加给表面腐蚀产物膜的表面剪切力与电荷转移速度、传质速度相比占主导因素,导致电极表面腐蚀产物膜破裂概率增大,暴露出较多的新鲜金属表面,电化学活性提高,耐蚀性能下降,在3-5m/s流速之间存在冲刷临界流速。为了进一步清晰腐蚀产物膜微观力学性能与冲刷破裂引起的腐蚀性能之间的关系,分别研究了静态浸泡90天成膜、250mV和300mV人工恒电位极化成膜试样的微观力学性能和冲刷腐蚀行为。结果进一步表明:表面膜的弹性模量越高,膜的理论断裂强度越大,在流体剪切力作用下膜的破裂概率越小,耐冲刷腐蚀性能也越高(静态浸泡90天后试样的耐蚀性能>250mV腐蚀后试样>300mV腐蚀后试样)。这为金属的表面处理工艺提供了参考,即通过提高表面膜的弹性模量,提高其耐冲刷腐蚀性能。
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