微弧氧化处理对6061铝合金电偶腐蚀防护

目的 提高船舶上铝合金的耐蚀性能。方法 使用双极性脉冲电源对6061铝合金进行微弧氧化处理,并使用环氧树脂进行封孔,通过电化学测试、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、浸泡腐蚀试验和电偶腐蚀试验等方法,对膜层的表面形貌、截面形貌、物相组成和耐蚀性能进行测试。结果 制备的6061铝合金微弧氧化膜层厚度约为40 μm,致密均匀。在240 h浸泡试验后,仍具有较强的耐蚀性,与316L不锈钢耦合的电流密度从约47 μA/cm²下降到20 μA/cm²左右,对6061铝合金的耐蚀性有显著提升。封孔处理后,浸泡腐蚀240 h,未发现明显腐蚀,电偶电流进一步下降到11 μA/cm²。结论 对6061铝合金进行微弧氧化处理,可以有效提高其耐蚀性能,对电偶腐蚀有较好的抑制作用,封孔处理则可以进一步提高铝合金的耐蚀性能。     

高硅铬铁高压直流接地极腐蚀监测技术与焦炭层填充试验研究

目的 掌握高压直流接地极服役过程中的运行参数及腐蚀状况,包括接地极运行时周边土壤温湿度和馈电元件的腐蚀速率与腐蚀总量等。方法 采用精密电阻探针腐蚀监测技术以及失重法,对比研究加和不加焦炭填包料的高硅铬铁直流接地极在强直流试验过程中,土壤温升与接地极腐蚀情况。结果 基于电阻探针技术,可以准确测量通电过程中馈电元件的腐蚀总量和腐蚀速率。相反,受电化学极化原理限制,电化学监测技术难以对通电状态下的馈电元件腐蚀进行测量。结论 填充的焦炭包覆层能有效延缓高硅铬铁直流腐蚀,使腐蚀速率下降96%。这主要归功于高硅铬铁表面包覆焦炭层后,电解反应从高硅铬铁/土壤层界面过渡到焦炭层/土壤界面,因而对高硅铬铁起到较好的保护作用。     

酸性体系中Pd/PPy/foam-Ni电极电化学还原三氯甲烷

在沉积电流密度5 mA·cm^-2,沉积时间40 min条件下,通过电沉积方法制备Pd/PPy/泡沫镍(foam-Ni)电极,以Pd/PPy/foam-Ni电极为阴极研究酸性体系中三氯甲烷的电化学还原脱氯,实验在室温条件下进行.采用循环伏安法对电极进行测试,Pd/PPy/foam-Ni电极在-500 mV (vs Hg/Hg₂SO₄)左右获得很大的氢吸附峰电流值,峰电流值为－100 mA.扫描电镜(SEM)分析表明,聚吡咯的引入改变了Pd在电极表面的沉积形态,使电极表面具有很好的空间延伸性.在酸性体系中进行Pd/PPy/foam-Ni电极对三氯甲烷的电化学还原脱氯实验,结果表明,综合考虑三氯甲烷去除率及脱氯过程电流效率,在保证脱氯过程电流效率为44.17%的条件下,三氯甲烷的去除率为49.23%,此时最佳脱氯电流密度为0.05 mA·cm^-2,最佳脱氯时间为180 min,实现了在酸性水溶液体系中,低初始浓度三氯甲烷较好的脱氯效果.     

电化学氧化除氨氮过程中羟基自由基及中间产物定量分析

采用高效液相色谱对电化学氧化除氨氮过程,不同电流密度,Cl-浓度及初始pH值的·OH进行定量检测和分析,同时,对不同初始pH值和电流密度下,电化学氧化除氨氮的中间产物进行了定量分析,结果表明:·OH产生量与电流密度成正比,当有Cl-存在,且在碱性条件下会抑制·OH的产生;初始pH值为偏碱性时,NO2-和氯胺的产量均有所增加.建议电化学氧化脱氨氮过程,尽量保持溶液pH值在中性或酸性条件下;电流密度对氨氮电化学氧化过程中各中间产物的量有着较大影响,在电流密度为10mA/cm2时,活性物质产量最高,且有害中间产物产量最低.     

废水中α-氯代环己基苯基甲酮的电化学降解

采用石墨电极对含α-氯代环己基苯基甲酮的氯化清洗水进行电化学降解。结果表明,电化学降解对COD的去除效果非常明显,并且随着电流密度增加,COD的去除效率逐渐升高,电流密度由15 mA/cm2增加至100 mA/cm2, COD的去除率从39.7%升高到72.3%;电化学降解作用下,水样可生化性显著提高,降解2 h后,(BOD5)/(COD)由原水的0.22提高到0.46;电化学降解过程中,COD的降解遵循零级反应动力学方程;此外,还对电化学降解过程中α-氯代环己基苯基甲酮的降解途径进行了推测。     

阳极化对SP700钛合金/2A12铝合金偶对电偶腐蚀影响研究

目的 研究阳极化处理对SP700钛合金与2A12铝合金电偶对的腐蚀行为和机理的影响。方法 采用电化学极化曲线测试法对阳极氧化处理前后的SP700钛合金的耐蚀性能进行初步研究,并以此作为边界条件,采用有限元数值模拟的方法,对不同状态的SP700钛合金与2A12铝合金组成的偶对电偶腐蚀情况进行模拟计算。同时,开展电偶对的电偶腐蚀试验,对模拟结果进行验证。此外,通过对电偶腐蚀后的试件表面微观形貌进行表征,进一步分析不同电偶对的腐蚀规律差异。结果 SP700钛合金阳极氧化前的自腐蚀电位为‒283 mV,腐蚀电流密度为6.164×10^‒9 A/cm²;氧化后的自腐蚀电位为‒270 mV,腐蚀电流密度为8.589×10^‒10 A/cm²。SP700钛合金阳极氧化前与2A12铝合金的试验和仿真平均电偶电流密度分别为6.81、6.76 μA/cm²;SP700钛合金阳极氧化后与2A12铝合金的试验和仿真平均电偶电流密度分别为2.58、2.54 μA/cm²。结论 SP700钛合金表面阳极化处理可有效降低与铝合金之间电偶腐蚀的敏感性。     

某型直升机机体结构关键件涂层耐久性评估

目的 评估某型直升机机体典型结构关键件涂层在内陆温和地区的耐久性,支撑机体总日历寿命延寿工作。方法 对某型直升机大修周期机体结构关键件涂层进行目视检查、涂层光泽度检查和电化学交流阻抗检测,对比分析检测数据,分析机体结构关键件涂层耐久性的影响因素,判定涂层的耐久性。结果 某型直升机机体结构关键件涂层的耐久性较好。失光率检测中,平均失光率为37.8%,整体失光率较小。电化学阻抗检测中,平均电化学阻抗模值为5.58×10⁷ Ω.cm²,未失效,涂层能够有效保护机体结构关键件免于腐蚀环境破坏。结论 大修周期内,某型直升机机体结构关键件涂层的耐久性好,少数区域涂层因光照、磕碰等,耐久性部分程度受到影响,机体结构关键件涂层受温度、湿度、盐雾浓度等的影响较小。     

青岛海洋环境碳纤维复合材料与低合金钢电偶腐蚀研究

目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐蚀效应,结合老化机制探究碳纤维复合材料的老化行为对其与钢电偶腐蚀的影响。结果及结论 在青岛大气环境曝晒不同周期的复合材料试样,开路电位与低合金钢相差较大,存在较高的电偶腐蚀倾向。随曝晒时间的延长,复合材料表面微裂纹不断产生、扩展,导致电化学反应活性点增多,两者电偶电流密度随之增大。在青岛海洋大气环境下暴露2 a后,碳纤维增强乙烯基树脂复合材料与低合金钢的电偶电流为0.356 9 μA/cm²,两者的电偶腐蚀敏感性达到B级。     

深水导管架平台外加电流阴极保护优化设计Ⅰ:单座辅助阳极

目的 以南海某200 m深水导管架平台为原型,研究外加电流单座辅助阳极在静态和动态海水条件下的导管架阴极保护电位分布及其变化规律。方法 采用一定比例缩小的导管架模型,对其施加外加电流阴极保护,研究不同条件下的阴极保护电位分布,以及电位分布的变化规律。结果 辅助阳极距离导管架模型越远,模型整体的阴极保护越均匀,反之,则越不均匀。导管架距离辅助阳极最近的区域,阴极保护电流密度最大,易出现过保护风险,而平台内部屏蔽严重区域和距离辅助阳极较远的水面附近导管架结构,阴极保护电位负移程度最小,易出现欠保护风险,这2个典型区域应当是阴极保护监测的重点位置。在相同保护电流密度和保护距离下,从静态到动态转换时,整座导管架表面的电位均呈现上升趋势,电位差值更大,分布更不均匀。随着阴极保护时间的延长,代表沉积层形成质量和覆盖程度的表观电阻率Rsr呈现初期快速增加、后期缓慢升高的趋势。海水流动会导致沉积层变薄,甚至脱落,使得动态海水环境中Rsr较同时期静态环境下的小。结论 在导管架模型的一侧放置一套辅助阳极,可实现整个模型的有效阴极保护。     

高强不锈钢在海水环境中的阴极保护行为研究

目的 研究不同阴极极化电位下高强不锈钢的极化行为,确定某高强不锈钢合理的阴极保护电位区间。方法 通过动电位极化测试以及电化学阻抗测试等电化学测试手段,研究此种高强不锈钢在海水中的阴极反应过程,通过不同极化电位下的恒电位极化测试,结合扫描电子显微镜和能谱仪,观察分析试样表面的腐蚀产物,研究阴极极化电位对高强不锈钢表面阴极产物膜的影响规律,以及对高强不锈钢在海水中的阴极保护效果。结果 动电位极化测试表明,在‒0.50~‒0.90 V,只需要施加很小的阴极电流,就可使极化电位发生显著变化。电化学阻抗谱测试及拟合结果表明,极化电位在‒0.70 V时,电极反应的电荷转移电阻最大,此时腐蚀被完全抑制。恒电位极化测试发现,随着电位负移,极化电流密度整体上呈现先减小、后增大的趋势。用能谱仪分析其表面产物发现,钙镁沉积层的致密度呈现先增加、后降低的趋势。结论 此种高强不锈钢在海水环境中施加阴极电位为‒0.50~‒1.00 V时,可以得到有效保护。     

Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2电极电解氧化含氨氮废水

研究了含氨氮(NH^＋₄-N)废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化,其中阳极为Ti/RuO₂-TiO₂-IrO₂-SnO₂网状电极,阴极为网状钛电极.考察了出水放置时间、进水流量和电流密度对氨氮去除的影响,并对能耗、阳极效率和瞬时电流效率（ICE）进行分析.结果表明,在氯离子浓度为400　mg/L,初始氨氮浓度为40 　mg/L时,进水流量对氨氮去除的影响不大,电流密度的影响比较大.在进水流量为600 mL/min,电流密度为20 mA/cm² ,电解时间为90 min时,氨氮去除率为99.37％,去除1 kg氨氮的能耗和阳极效率为500 kW·h和 2.68 h·m²·A,瞬时电流效率（ICE）为0.28.表明电解氧化含氨氮废水具有较好的应用前景.     

船用E500钢在海水中阴极极化氢脆敏感性研究

目的研究阴极保护电位对E500钢在海水中氢脆敏感性的影响。方法采用慢应变速率拉伸试验(SSRT),同时利用三电极体系进行不同电位极化,并结合扫描电镜进行试样断口观察。结果随着阴极保护电位负移,E500钢在海水中的氢脆敏感性增加,阴极保护电位为-0.95 V(vs.SCE)时,拉伸试样出现脆性解理断裂特征,电位为-1.00 V时,E500钢断口呈脆性断裂特征。结论根据氢脆系数拟合曲线得出,当氢脆系数达到25%时,E500钢最负阴极保护电位应为-0.913 V。     

Pd-Ni/GC电极电化学还原水中三氯甲烷的研究

通过电沉积法在玻碳板(GC)电极上负载钯镍双金属,并利用正交实验对其进行循环伏安(CV)研究. CV结果表明,钯镍双金属比钯、镍单金属具有更大的氢吸附峰值,可以在- 500 mV(以Hg/Hg2SO4 为参比电极)左右获得- 24.83 mA的氢吸附峰.扫描电镜分析(SEM)表明,镍的加入改变了钯颗粒在GC表面的分布形态,钯镍双金属颗粒形貌明显不同于钯、镍单金属颗粒,钯镍双金属颗粒粒径介于钯、镍单金属颗粒粒径之间.实验考察了脱氯电流、脱氯时间对三氯甲烷去除率的影响.三氯甲烷的去除率随脱氯电流的增大而增大,随脱氯时间的延长而提高.在优化条件下制备的Pd-Ni/GC电极在0.5 mA、180 min的脱氯条件下对三氯甲烷的去除率为42.53%.可以推测,随着脱氯时间的继续延长,三氯甲烷去除率可得到进一步提高.     

低温碱性熔体脱氯解毒农药废物及氯盐的富集

以二氯苯酚为代表,采用NaOH-KOH混盐熔体对农药废物进行脱氯解毒处理.研究了温度、碱料比、反应时间等参数对脱氯效率的影响.结果表明,当NaOH和KOH摩尔比为1：1时,混盐的熔点较低,脱氯效果最好.提高碱料比和反应时间可以明显提高脱氯效率,当碱料比为20,反应时间为180min,温度为200℃时,二氯苯酚的脱氯效率达到80.1%.采用多种手段对熔渣进行了分析,红外光谱显示二氯苯酚中的苯环和C-Cl键被破坏,形成了多种氧化中间体.X射线衍射图谱显示反应过程中生成的氯化氢有效保留在碱性熔体中形成氯盐并逐渐富集.     

钯/泡沫镍对水体中4-氯酚的氢解脱氯研究

采用置换沉积法制备泡沫镍负载钯(Pd/Ni)催化剂,研究了其在H2作为供氢体时对水相中4-氯酚(4-CP)的催化氢解脱氯作用.考察了Pd负载量、H2流量和反应液pH值对4-CP转化率的影响.结果表明,在相对较低的Pd负载量和H2流量下即可实现4-CP的快速高效去除,且反应液pH值在3.04~10.97的范围对反应影响不显著.当Pd负载量为0.1%、H2流量为10mL/min、pH值为6.80时,反应1h,4-CP转化率达92.6%.Pd/Ni具有较高的稳定性,重复实验表明,该催化剂使用3次后,催化活性仅下降了2.0%.     

模拟深海环境下高强钢焊缝阴极保护研究

目的研究海水中阴极极化电位下高强钢焊缝氢脆断裂的规律,确定合理的阴极保护电位区间。方法通过模拟深海压力环境,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、电化学测量方法和腐蚀失重试验进行研究,结合电子显微镜对断口形貌进行观察。结果模拟深海4.50 MPa压力环境下,随着阴极保护电位负移,高强钢焊缝保护度逐渐提高,在极化电位为-0.77 V(vs Ag/Ag Cl/海水,下同)时,材料的保护度达到90%。在-0.71~-0.95 V的电位区间内,高强钢焊缝断裂的方式为韧性断裂;在-1.00 V电位下,高强钢焊缝断裂的方式为脆性断裂;在极化电位不超过-0.96 V时,材料的氢脆系数不超过25%。结论高强钢焊缝在深海环境下的合理保护电位区间为-0.77~0.96 V。     

Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极电化学性能研究

目的研究三种不同成分Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极在常规海水环境中的电化学性能。方法使用牺牲阳极电流效率测试和表面形貌观察等方法。结果三种不同成分铝合金牺牲阳极的电流效率均超过了90%,其中成分3的阳极表面溶解最均匀,呈现均匀溶解形貌,并且未见明显的腐蚀坑和晶间腐蚀现象。结论Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极中,加入一定量的In、Zn和适量的Si,可以提高牺牲阳极的电化学性能,三种不同成分Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极中,成分3牺牲阳极具有最优异的电化学性能。     

离子镀铝与离子液体电镀铝涂层性能对比研究

目的对比研究离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层的性能。方法针对高强度钢表面环保表面处理的需求,对比研究300M钢表面离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对两种涂层的表面、断面微观形貌和成分进行表征;采用原子力显微镜(AFM)对两种涂层表面三维形貌和粗糙度进行观察和测量;采用电偶腐蚀测试两种涂层与铝合金的电偶腐蚀性能;采用缺口试样拉伸方法检测两种涂层对300M钢基体氢脆性能的影响;采用5%Na Cl人工海水周浸试验的方法检测两种涂层的耐蚀性能,与电镀镉钛镀层进行对比,采用电化学方法对涂层试验前后的阻抗谱特性进行检测分析。结果两种涂层表面形貌存在较大差异,离子镀铝经过致密化处理后,表面为均匀的圆饼状形貌,致密度很高,粗糙度约为0.88μm,而离子液体电镀铝涂层表面则为圆顶状的凸起物组成,没有明显的孔洞缺陷,粗糙度约为0.71μm;电偶腐蚀测试显示,两种涂层都能够与铝合金相容连接;缺口试样的拉伸试验结果显示,两种涂层的对基体的氢脆性能没有影响;腐蚀试验结果显示,两种涂层对于300M钢基体都具有良好的保护效果,与传统的电镀镉钛相当,具备了未来替代镉类镀层的潜质。结论两种涂层均匀致密,没有明显的气孔、裂纹等缺陷,电偶腐蚀性能优异,对300M钢基体都不会产生氢脆隐患,耐蚀性能优异。     

Pd/C气体扩散电极用于电化学降解4-氯酚的研究

采用氢气还原法制备Pd/C催化剂,利用XRD、TEM及XPS对该催化剂进行了表征,并利用此催化剂制备成新型的Pd/C气体扩散阴极;在隔膜电解体系中对4-氯酚进行降解,比较了不同通气方式下的去除效果.结果表明,所制备的催化剂中Pd以无定形态存在并高度分散在活性炭表面,形状比较规则,粒径在4.1 nm左右;制备的0.5%Pd/C催化剂表面的Pd摩尔分数达到1.29%;制备的Pd/C气体扩散阴极既对4-氯酚具有还原脱氯作用(通入H2时),又促进O2还原生成H2O2(通入O2时).采用先通氢气后通空气的方式对4-氯酚有很好的去除效果,反应60min后4-氯酚的转化率和脱氯率接近100%,120 min后阴极室COD去除率达到87.4%.因此,采用Pd/C气体扩散阴极可通过还原.氧化相结合的方法对氯酚类有机物进行降解.     

Pd-MWCNTs-泡沫镍电极对2,4-二氯苯酚的电催化加氢脱氯研究

为发展废水中氯代酚的处理技术和保护水环境安全,采用"浸渍-干燥-电沉积"法制备钯-多壁碳纳米管-泡沫镍电极,研究电极对2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的去除能力和动力学特征,并探讨了2,4-DCP的脱氯机理.结果表明,在MWCNTs和Pd负载量分别为0.7 mg·cm^-2和0.01 mmol·cm^-2时制备的电极对2,4-DCP去除效果最好;掺入多壁碳纳米管（MWCNTs）可增大电极的表面积,提高Pd的分散性,增强电极的催化效率.当Na₂SO₄浓度为0.05 mol·L^-1,工作电压为-1 V,反应液初始pH为7时,50 mg·L^-1的2,4-DCP降解90 min的去除率达到99.74%,降解过程符合一级反应动力学模型,速率常数为0.0667 min^-1.采用高效液相色谱法监测2,4-DCP的降解产物,发现苯酚为2,4-DCP还原的最终产物,降解途径包括直接脱去2个氯原子转化为苯酚和分步脱去2个氯原子再转化为苯酚,但以直接脱去2个氯原子为主要途径.活性基淬灭实验证明,电极通过产生的吸附态氢原子（H_ads）对2,4-DCP进行加氢脱氯.