铝和2024铝合金在NaCl溶液中的点蚀及析氢行为研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangmx198808
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铝和2024铝合金由于具备优异的性能在海洋工程及航空航天领域被广泛应用,铝和2024铝合金在环境中能够形成氧化膜阻止点蚀的发生,但是Cl-能够使氧化膜破裂导致点蚀发生。在Cl-存在的环境中,铝会发生点蚀时和阳极析氢,同时由于阳极析氢过程中的“负差数效应”(NDE)的存在,会加速铝的腐蚀,降低铝的使用效率。虽然国内外对于铝及铝合金腐蚀行为和腐蚀防护已经有了大量研究,然而大多数研究往往都相对于通过电化学数据来解释探讨。对于铝和2024铝合金发生点蚀时的直观反应过程的形貌和相对位置研究有限。此外,对于铝和2024铝合金发生点蚀时伴随的析氢反应研究较少,析氢增加机制(负差数效应)研究解释也有争议,这些相关因素可能会是深入研究铝及铝合金腐蚀性能的掣肘,从而制约铝和2024铝合金在海洋工程及航空航天领域的进一步应用。本论文自行设计组装电化学实时监测装置,在监测铝和2024铝合金点蚀电位和电流变化的同时,还可以同步实时获得极化过程中表面析氢的直观位置和图片以及相对应的电化学数据。本论文通过电化学实时监测装置与动电位极化、循环伏安极化、扫描电镜等方法相结合研究了不同表面预处理方法对铝和2024铝合金点蚀及析氢的影响。并在此基础上研究了铝和2024铝合金在Na Cl溶液中的点蚀及析氢行为,揭示了Cl-存在的情况下铝和2024铝合金的点蚀与析氢的联系以及Cl-与点蚀及阳极析氢相关机制的特性。本次实验结论预计将为研究铝及铝合金的点蚀发生机理和析氢行为提供有用的信息。实验结果如下:(1)不同表面预处理方法对铝和2024铝合金的点蚀和阳极析氢行为都有影响,但2024铝合金由于其合金化的作用降低了不同的预处理方法对点蚀和阳极析氢的影响。其中S3(沸水封孔)的铝和2024铝合金在极化过程中均表现出了良好的抗蚀性能并且阳极析氢也相对于其他状态弱,其余三种状态的铝和2024铝合金都表现出不同的点蚀和阳极析氢特点;不同表面预处理方法对铝和2024铝合金的阴极极化析氢电位影响较小,四种状态下的铝和2024铝合金的阴极析氢电位大约在-1.5V和-1.2V左右,这说明阴极极化过程中的阴极析氢电位只与铝和2024铝合金自身的特性有关。因此,对于探究探寻铝和2024铝合金点蚀和析氢机制而言,不同预处理方法表现出的相关差异不应该被忽视。(2)合金化能够提升2024铝合金的性能,使2024铝合金在含有Cl-的溶液中抗点蚀性能更加优良,但是点蚀发生之后,2024铝合金会加快腐蚀速度,表面腐蚀情况比铝的更为严重,会给2024铝合金造成更大的腐蚀危害。(3)在没有Cl-存在的环境下,铝和2024铝合金在阳极极化过程中并没有出现点蚀和析氢现象。溶液中存在Cl-使铝和2024铝合金表面的氧化膜发生破裂,使铝和2024铝合金表面在阳极极化的过程中出现点蚀及析氢。高浓度的Cl-使铝和2024铝合金的腐蚀倾向加大,自腐蚀电位降低、腐蚀电流密度变大,阳极析氢反应加剧。(4)铝和2024铝合金的钝化膜在NaCl溶液中是不断破裂重组的,处于动态平衡的状态。同时点蚀的形成可能是Cl-的特性(穿透或吸附)作用使局部位置处的表面膜不存在或保护不良的结果,通过实验分析得出合金化后可以提升耐点蚀性能并且降低负差数效应。
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