阵列电极和固体pH电极的制作及其对316L局部腐蚀的监测
在腐蚀介质中金属材料极易发生小孔腐蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀，引发安全事故。目前研究金属局部腐蚀的方法很多，但是对局部腐蚀敏感区往往缺乏直接的检测手段，对金属材料局部腐蚀原位检测的研究也较少。而金属表面微区电位和H+分布是影响金属点腐蚀、焊缝腐蚀等局部腐蚀发生、发展的主要影响因素，监测微区电位和H+分布有利于研究金属的局部腐蚀机理。 传统电化学方法只能获得样品的整体信息而无法得到局部腐蚀信息，微电极法能获得样品的局部腐蚀信息，但无法得到同一时刻不同局部区域的腐蚀信息，无法实现金属的局部腐蚀检测。本文自行研制Ag/AgCl阵列参比电极和铱/氧化铱固体pH电极，试图将制备的电极应用于局部腐蚀检测，发展一种原位、在线检测技术，实现对金属的局部腐蚀检测。本文主要的研究工作和结果如下: 1.自行研制了Ag/AgCl阵列电极，对其进行性能检测。结果表明得到的阵列电极制备方便，电极表面氯化银颗粒分布较均匀，符合电极要求；该阵列电极电极电位稳定性好，电极电位能维持在41-43mV（vs.SCE)之间，各电极间电位差小于2mV，平行性好；微电极的循环伏安曲线、电位-离子浓度响应曲线显示该阵列电极具有良好的可逆性及Nernst响应，能够满足测量要求。 2.采用高温碳酸盐氧化法制备了铱/氧化铱固体pH电极，对其进行性能表征。结果表明：电极的最佳制备条件为850℃、5h，该条件所得电极电位较稳定且在水中发生陈化作用，陈化过程中电极的斜率基本保持在59mV/pH，接近理想能斯特响应，电极E-pH关系的截距随浸泡时间增加而增加，15d达到稳定维持在580mV左右，且重现性较好。扫描电子显微镜(SEM)结果显示不同氧化温度对铱氧化膜的厚度、致密性有很大影响，灼烧温度越高氧化层越厚、越致密。X射线衍射(XRD)分析表明Na2IrO3的生成可能是造成电极性能欠佳的主要原因。研制的氧化铱电极可以应用于pH值测量，与玻璃电极相比具有一定的准确性,基本能够满足测量要求。 3.应用自行研制的Ag/AgCl阵列电极原位测量316L焊接件、DH36钢在NaCl介质中的微区电位分布预测其局部腐蚀行为。结果表明，X65-316L焊接件、DH36钢在腐蚀介质中电位分布差异明显，可以推测出焊缝腐蚀可能发生的位置，随浸泡时间增加，焊接件腐蚀电位整体发生负移，焊缝腐蚀倾向显著增强，验证了阵列电极原位测量电位分布，推测腐蚀发生位置的可靠性。 4.应用电化学噪声（EN）技术结合传统浸泡法对316L不锈钢点蚀的发生、发展过程进行监测与评价。结果表明，稳定性、孔蚀系数等局部腐蚀因子先升高再降低说明316L发生腐蚀的速率先增加后变小，对应的钝化膜状态由稳定到破坏到明显出现局部腐蚀。均匀腐蚀参数Rp一直降低，腐蚀速率Vcorr一直增加，变化趋势与浸泡法得到的孔蚀深度一致。该EN技术可以实时得到稳定性、孔蚀系数这两个表示局部腐蚀的因子，以及均匀腐蚀速率，可以用于检测局部腐蚀的发生、发展，比传统的检测点腐蚀方法---浸泡法方便、快捷，且数据处理简单，适用于现场监测。
阵列电极;固体pH电极;16L局部腐蚀;原位检测
中国海洋大学
硕士
应用化学
杜敏
2013
中文
TG172;O646
74
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）