宣布时间：2021-11-26点击：1666
引言
B10 铜镍合金是国际上公认的耐海水腐化性能优良的铜镍合金，广泛应用于海内外的海洋工程中。B10 铜镍合金不但具有铜合金优异的物理传导性能，并且在流动海水中耐腐化性能较好，抗生物污损性能优良。海内外对铜镍合金腐化行为进行了广泛的研究。文献研究了在NaCl 溶液中B10 铜镍合金的电化学腐化行为，认为B10 铜镍合金在流动海水中随海水流速的增大，阳极钝化区规模减小，合金腐化受阳极反应历程控制。文献研究标明： B10 铜镍合金在海水介质中，外貌会形成一层钝化膜，从而阻止合金腐化反应的进一步扩展，使合金的耐腐化性能提高。因此，影响该钝化膜的因素均会影响其耐蚀性。目前，针对B10 铜镍合金耐腐化性能的研究，主要集中在自然情况变量（ 如温度、pH 值和盐度等） 对小试样腐化历程的影响，可是对其在实际管流状态下耐腐化问题的研究比较少。本文主要通过自制的模拟人工海水管材冲洗腐化试验机，研究流动海水中B10 铜镍合金管材的冲洗腐化情况。
1.试验质料与要领
1. 1 试验质料
试验接纳国产B10 铜镍合金管材作为试样，外径12 mm，壁厚1 mm，长80 mm。B10 铜镍合金管材的化学身分如表1 所示。
试验前，将试样放在无水乙醇中用超声波振荡，去除外貌的杂质和油污。试样清洗洁净后，在120 ℃烘箱中干燥10 min。接纳FA2004N 型剖析天平（ 精度为0. 1 mg） 称量试样试验前的质量。试验介质为人工配制的海水。
1. 2 试验要领
将已经处理好的试样装置在自制的管材冲洗试验机上，设定流动海水的流速划分为1. 5 m/s、2. 0 m/s、2. 5 m/s、3. 0 m/s 和3. 5 m/s，冲洗时间划分为12 h、24 h、48 h、96 h 和192 h。冲洗完成后用无水乙醇清洗试样外貌的杂质。待试样清洗洁净后，放入120 ℃的烘箱中干燥10 min。将试样在线切割机上切割成外貌积（ 与海水接触的部分） 为1 mm2 的小试样，对这些小试样进行电化学测试和微观腐化形貌的视察。
在CHI660D 型电化学事情站上，通过三电极体系测试合金的电化学性能，饱和甘汞电极（ saturatedcalomel electrode，SCE） 作为参比电极，石墨作为辅助电极，电解质溶液为剖析纯试剂配制的人工海水，试验温度为室温。交流阻抗谱的测试频率为0. 1 Hz ～ 100 kHz，交流激励信号幅值为5 mV，线性极化扫描速率为5 mV/s，开路电位（ open circuit potential，OCP） 测试时间为900 s。通过JSM-5610 型扫描电镜视察合金在差别条件下的微观腐化形貌。
2.结果与剖析
2. 1 腐化质量损失与腐化速率
图1 为差别模拟海水流速下B10 铜镍合金管材随冲洗时间变革的质量损失图。从图1 中可以看出： 在流动海水流速相同的条件下，随着冲洗时间的延长，质量损失是不绝增大的，这是由于整个试验历程中合金的腐化反应在连续进行。在流动海水中，合金的外貌会有一部分金属因与溶液中的化学物质爆发化学反应而被冲走，也有一部分金属通过化学反应生成化合物附着于合金外貌，从而在合金外貌形成一层钝化膜。钝化膜能够阻止腐化反应的爆发，降低合金的腐化速率。
在试验的初始阶段合金的质量损失增长率较高，试验后期质量损失增长率降低，这是因为冲洗初期B10 铜镍合金管材是整个裸露在人工海水中的，无任何�；げ椒�，所以初期腐化得较快。可是随着冲洗时间的延长，合金的外貌逐渐形成氧化膜层即钝化膜，降低了合金外貌阴极反应和阳极反应的传质速度和电荷转移速度，使得合金外貌爆发腐化反应的速率降低。图2 为差别模拟海水流速下B10 铜镍合金管材随冲洗时间变革的腐化速率图。从图2 可以看出： B10 铜镍合金管材在流速为3. 0 m/s 时的腐化速率要比其余流速时的大，流速为1. 5 m/s 时腐化速率***小，所以选择海水流速为1. 5 m/s 和3. 0 m/s时的管材进行比照研究。
2. 2 电化学测试
2. 2. 1 动电位极化行为的变革
图3 为在流感人工海水中B10 铜镍合金管材随冲洗时间变革的动电位极化曲线，其中，横坐标为电流密度的对数，纵坐标为电位。图3a 为B10 铜镍合金管材在流速为1. 5 m/s 时，冲洗差别的时间后动电位极化曲线。由图3a 可以看出： B10 铜镍合金管材在96 h 之前的腐化电位比较稳定； 当冲洗时间抵达96 h 时，B10 铜镍合金管材的腐化电位升高，此时形成了较为稳定的腐化钝化膜。图3b 为B10 铜镍合金管材在流速为3. 0 m/s 的海水冲洗下的动电位极化曲线，与图3a 差别的是，在流速3. 0 m/s 的海水冲洗192 h 后，腐化电位才升高，这说明在较高的流速下，B10 铜镍合金管材的外貌形成钝化膜较晚。
2. 2 交流阻抗谱的变革
图4 为在人工海水流速为1. 5 m/s 和3. 0 m/s 的条件下，B10 铜镍合金管材随着冲洗时间的延长电化学阻抗的变革，其中，横坐标为阻抗的实部，纵坐标为－ 1 倍的阻抗虚部。从图4a 可以看出： 人工海水流速为1. 5 m/s 时，随着冲洗时间的延长，高频区容抗弧的半径增大，说明随着冲洗时间的增加，合金外貌电荷转移电阻是增大的。冲洗96 h 时，容抗弧半径突然变大，说明此时合金的外貌已经形成较为完整的钝化膜层。从图4b 可以看出： 人工海水流速为3. 0 m/s 时，冲洗192 h 后，容抗弧半径急剧增大，说明合金外貌的电阻变大，腐化速率开始下降。
2. 3 微观腐化形貌视察
图5 为B10 铜镍合金管材在1. 5 m/s 和3. 0 m/s 流速下，随着冲洗时间的延长，其微观腐化形貌的扫描电久魅照片。其中，图5a 和图5b 划分为流速1. 5 m/s 和3. 0 m/s 时，试样在人工海水中冲洗12 h 后的微观扫描照片。从图5a 和图5b 中可以看出： 在流动海水中腐化12 h 后，合金外貌经砂纸打磨之后的打磨条纹依然清晰。图5c 为试样在流速1. 5 m/s 的海水中冲洗96 h 的外貌微观形貌，从图5c 中可以看出： 合金外貌已经形成较为完整的钝化膜，此时的外貌膜较为致密，孔隙率低。图5d 为试样在流速3. 0 m/s 的海水中冲洗96 h 的外貌微观形貌，随着冲洗时间的延长，合金外貌已经有腐化产品生成并附着，但腐化产品膜并不完整。图5e 为试样在流速1. 5 m/s 的海水中冲洗192 h的外貌微观形貌，合金外貌膜越发完整致密。图5f 为试样在流速3. 0 m/s 的海水中冲洗192 h 的外貌微观形貌，此时合金外貌打磨划痕已经消失，外貌形成一层致密均匀的钝化膜，能有效降低腐化反应速率。合金外貌这一变革历程标明： 当模拟海水的流速为1. 5 m/s 时，铜镍合金初期的腐化速率高于后期，冲洗96 h 后开始形成钝化膜。当模拟海水的流速为3. 0 m/s 时，铜镍合金腐化速率抵达***大，并且在冲洗192 h 后才开始形成钝化膜，可是钝化膜很不稳定，容易被破坏。
3.结论
（ 1） 当冲洗时间相同时，B10 铜镍合金管材的腐化速率随着人工海水流速的增加而变大，可是当人工海水流速抵达3. 0 m/s 后，腐化速率迅速增大，合金外貌破坏严重，有蚀坑泛起。
（2）流速差别时钝化膜形成时间差别。当模拟海水的流速为1. 5 m/s 时，B10 铜镍合金管材初期的腐化速率高于后期，冲洗96 h 后开始形成钝化膜。当模拟海水的流速为3. 0 m/s 时，B10 铜镍合金管材腐化速率抵达***大，并且在冲洗192 h 后才开始形成钝化膜，可是钝化膜很不稳定，容易被破坏。
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