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酸性氯化物溶液中304不锈钢的表面活性和局部腐蚀的研究

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摘要

第一章绪论

1.1局部腐蚀机理概述

1.1.1钝化膜的击穿

1.1.2亚稳态点蚀

1.1.3点蚀的生长

1.2研究局部腐蚀的电化学技术

1.2.1传统电化学研究方法

1.2.2原位电化学技术

1.3扫描电化学显微镜简介

1.3.1扫描电化学显微镜的装置

1.3.2扫描电化学显微镜的工作模式

1.3.3扫描电化学显微镜在金属腐蚀研究中的应用

1.4本文的研究目的和思路

1.4.1本文的研究目的和意义

1.4.2本文的研究思路

参考文献

第二章仪器及实验方法

2.1电极、电解池及溶液

2.2实验仪器和方法

第三章氯化物溶液中304不锈钢腐蚀行为的动电位极化研究

3.1 304不锈钢的动电位极化行为

3.2与腐蚀反应有关的探针的动电位极化行为

3.2.1探针的稳态电流

3.2.2探针与基底间距对探针反应的影响

3.3小结

参考文献

第四章氯化物溶液中304不锈钢腐蚀行为的SECM研究

4.1不锈钢基体电位变化的影响

4.1.1基底保持开路电位

4.1.2基底保持活性溶解电位

4.1.3基底保持钝化电位

4.2探针电位变化的影响

4.3探针与基体间距的影响

4.3.1探针收集H2

4.3.2探针氧化Fe2+离子

4.4钝化时间对不锈钢钝化膜形成的影响

4.5小结

第五章氯化物溶液中304不锈钢的点蚀行为研究

5.1与点蚀有关电化学活性的面扫描表征

5.2点蚀产物浓度的确定

5.2.1酸性氯化钠溶液中亚铁离子扩散系数的计算

5.2.2 304不锈钢点蚀发展过程的逼近曲线

5.3与溶液成分有关的点蚀机理的讨论

5.4小结

参考文献

第六章总结论

致谢

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摘要

局部腐蚀作为一种常见的腐蚀类型,在国民经济中造成的危害巨大。传统的电化学方法只能描述金属/溶液界面均匀电极过程动力学,不能满足对局部腐蚀的现场、原位研究,因此电化学扫描探针技术应运而生。作为电化学扫描探针技术之一,扫描电化学显微镜(SECM)可用于研究局部腐蚀的动力学,还可以用来研究金属表面钝化膜的生长、破坏等,在原位上对腐蚀发生、发展机理进行亚微米或纳米空间分辨率的深入研究。 本论文以铂探针为第一工作电极,304不锈钢为基底工作电极(第二工作电极),利用扫描电化学显微镜独有的产生/接收模式,在酸性氯化钠溶液中,采用面扫描、逼近曲线、循环伏安、计时安培等方法,研究腐蚀产物的浓度分布、局部腐蚀过程动力学等。 本论文的主要工作如下: 1.探针的循环伏安曲线的基本形状与基底的状态相对应。分析探针的循环伏安曲线,并与溶液组分、探针与基底的间距、基底的性质等条件进行关联,判断探针和基底上发生的反应,得到电位与基底或探针上发生的反应的关系。 2.在酸性氯化钠溶液中,通过探针恒高度二维(X-Y轴)面扫描曲线,改变探针的电位,利用探针上发生的不同的反应,进行探针的法拉第电流三维成像,表征304不锈钢基底的表面活性,进而对探针与基底的间距对活性表征的影响进行探讨。 3.将304不锈钢持续钝化不同的时间,得到钝化时间与基底表面电流的关系曲线,可知钝化时间与基底表面形成稳定钝化膜的关系,并且可以直观观察到相对于其它部分的稳定的钝化膜,基底表面钝化膜有缺陷的位置。 4.对304不锈钢持续施加电位,使其表面发生点蚀。连续进行面扫描,得到一组基底的法拉第电流图,结合逼近曲线的实验结果和基底性质等,对304不锈钢的局部腐蚀动力学过程进行探讨。实验表明,点蚀形成后,随时间的延长,304不锈钢表面有自修复现象的发生。 5.利用计时安培法,计算酸性氯化钠溶液中亚铁离子的扩散系数。然后可根据极限稳态电流公式,对腐蚀现象发生后,304不锈钢表面的亚铁离子浓度进行计算,得到特定位置腐蚀产物的浓度,进一步探讨腐蚀的发展过程。并对不同成分溶液中的点蚀机理进行初步研究,讨论溶液中存在的SO42-对点蚀形成的阻碍作用。

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