微区电化学测量技术在金属电偶腐蚀中的应用

微区电化学测量技术可在微米级甚至亚微米级尺度对金属电偶腐蚀进行原位检测,为深入研究金属电偶腐蚀提供了新途径。介绍了金属电偶腐蚀的基本原理及其主要影响因素,综述了丝束电极技术(WBE)、局部电化学阻抗谱技术(LEIS)、扫描振动电极技术(SVET)、扫描电化学显微技术(SECM)、扫描开尔文探针技术(SKP)等常用的微区电化学测量技术的优缺点及应用现状,最后对其未来发展进行了展望。

有机涂层剥离的微区电化学研究进展

介绍了有机涂层剥离的关键影响因素,并阐述了先进的微区电化学测试技术,包括扫描参比电极技术(SRET)、扫描振动参比电极技术(SVET)、扫描开尔文探针(SKP)、局部电化学阻抗谱(LEIS)等在有机涂层剥离研究中的应用进展。将近年来逐渐成熟的具有高空间分辨率的微区电化学理论和研究方法应用于有机涂层剥离的研究,对于探索剥离的扩展规律和机制,从本质上认识涂层/金属界面过程具有重要意义。

金属微流控芯片的微区电化学加工

微流控芯片一般用于分离分析细胞和胞内物质,为对活细胞做分析研究一种金属材料为基材的新型微流控芯片,该芯片具有分离、控制单细胞能力且可借磁力准确定位于新近场光学显微镜的载物台上。具有光谱分析能力的超衍射限光学显微术被研究作微流控芯片的检测器。采用微区控制电化学加工工艺。并对芯片上的微通道做了激光共焦显微术表征。结果显示金属微流道的微区控制电化学加工工艺是可行的,加工精度可达1微米。为发展活细胞分析技术的新显微成像提供一种支撑技术。

低合金钢在氯化物溶液中的微区电化学行为

一、引言金属在电解质中发生局部腐蚀时,其表面局部阳极的腐蚀电流通过溶液流向周围的阴极区,由溶液IR降造成局部电极周围的等电位电场,见图1。利用微参比电极在腐蚀试样表面扫描,另一支远离腐蚀点的参比电极作为参考点,测量由于腐蚀电流变化引起两支参比电极间溶液IR降的变化值。

X70管线钢近中性pH应力腐蚀的微区电化学行为研究

本文采用扫描振动微电极和局部电化学交流阻抗谱测试了近中性pH环境中X70管线钢平滑试样及裂纹尖端发生的局部溶解电化学行为，用来确定并量化应力和氢以及它们对阳极溶解的协同作用在裂纹扩展中的作用。研究结果表明，外加拉伸应力能够提高管线钢的阳极溶解速度，应力较小时，应力加速溶解并不明显；应力提高到80％屈服强度时，管线钢的阳极溶解速度显著提升。裂纹或者裂纹状缺陷的存在会引起应力集中因而会导致加速局部阳极溶解速度。当预制裂纹CT试样受到3000N拉力时，裂尖的应力影响阳极溶解因子高达3．6，而低应力区域只有1．10。近中性pH环境中氢与应力对管线钢在的阳极溶解的联合作用，这对裂纹的扩展起到了决定性的作用。受到525MPa应力的平滑试样在不同电流密度0．1mA／cm^2，1mA／cm^2，5mA／cm^2，10mA／cm^2和20mA／cm^2充氢后，氢与应力对阳极溶解的协同影响因子，分别是1．048，1．668，2．568，3．976和5．437。

微区电化学方法在金属腐蚀研究中的应用进展

本文综述了扫描Kelvin探针技术和丝束电极技术的测试原理、特点及应用现状,重点探讨了这两种微区电化学测试技术在腐蚀研究中的应用现状和发展趋势。扫描Kelvin探针(SKP)具有高技术精度和解析度,为微区扫描测量技术在腐蚀领域的研究提供了新的途径,得到了越来越广泛的应用。丝束电极技术可以准确表征电极表面的电化学不均匀性。

热浸镀锌层界面的微区电化学腐蚀行为

目的探究钢铁热浸镀锌的镀层/钢基体界面的微区电化学特性及腐蚀行为。方法采用扫描电化学显微镜(SECM)分析技术,研究镀层/钢基体界面在0.1 mol/L NaCl溶液腐蚀过程中微区电流的演变过程,结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、3D显微镜以及X射线衍射技术(XRD)等分析腐蚀产物的物相组成与分布规律。结果在腐蚀过程中,镀锌钢的腐蚀产物主要分布在热浸镀锌层界面处靠近钢基体的一侧,在镀锌层表面的分布较少,腐蚀产物主要由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)、Zn_(5)(OH)_(6)(CO_(3))_(2)与ZnO等物相组成。在腐蚀开始阶段,钢基体区域的SECM还原电流(I=1.2)大于镀锌层(I=1.1)。随着腐蚀时间的延长,镀层/钢基体界面处的SECM还原电流整体降低,同时在界面靠近钢基体一侧存在电流凹陷区(I=1.0),表明腐蚀产物主要沉积在此处,并对镀层的腐蚀起到保护作用。此外,在腐蚀过程中氧气的消耗主要发生在钢基体区域,随着腐蚀时间的增加,镀层和钢基体表面的溶解氧含量都逐渐降低。结论在浸泡腐蚀过程中,镀锌层作为阳极,溶解生成Zn^(2+),并向钢基体区域扩散,同时钢基体表面消耗氧气,还原形成OH–向镀锌层区域扩散。Zn^(2+)与OH^(–)以及溶液中其他离子结合,生成腐蚀产物,在靠近镀层/钢基体界面处的钢基体一侧沉淀,对钢基体起到一定的保护作用。

微区电化学方法在电偶腐蚀领域的应用

概述了近些年来微区电化学测量技术在电偶腐蚀方面的研究进展,包括丝束电极技术(WBE)、扫描电化学显微镜(SECM)、扫描振动参比电极技术(SVET)、局部电化学交流阻抗谱(LEIS)、扫描开尔文探针(SKP)等微区电化学测量技术的应用状况,并对其未来的发展及应用进行了论述。

微区电化学扫描技术应用现状

对微区扫描电化学显微技术的发展,其工作原理及技术应用进行概述.综述微区扫描电化学技术在生物领域的应用(如对叶绿体,癌细胞DNA等大分子的活动进行成像)、电源技术领域的应用(如对锂离子电池等的新能源电池界面反应)以及在金属腐蚀领域的应用(不锈钢、镁铝合金腐蚀机理和涂层失效行为等).随着微区扫描电化学技术的进一步成熟,势必会引发新一批的研究热潮,推动新兴产业链发展.

涂层/钢结构腐蚀与耐久性评价中的微区电化学实验研究

依托宁波市混凝土结构耐久性重点实验室,对涂层/钢结构体系在海洋环境下的腐蚀防护机理、腐蚀检测,以及微区电化学技术在钢结构耐久性实验中的研究进展进行了介绍。利用不同的微区电化学技术检测防腐涂层/钢结构体系的局部腐蚀行为,从微观尺度揭示涂层/金属界面腐蚀的动力学衍变过程和损伤-失效机理,实现防腐涂层涂覆金属在局部损伤区域的寿命预测和早期老化预警,为海洋钢结构服役的可靠性评估及全寿命分析提供科学依据。

Cl^-作用下AerMet100钢在盐雾环境中的微区电化学行为

目的对Cl^-作用下AerMet100钢在盐雾环境中的腐蚀和微区电化学行为进行研究。方法通过开展盐雾腐蚀试验,对AerMet100钢的腐蚀形貌和腐蚀产物进行研究分析。盐雾试验不同时间后,通过SKP测试,得到试样的表面电位分布,通过Gauss拟合,对试样表面扫描开尔文电位的分布和变化情况进行分析。结果AerMet100钢在盐雾腐蚀试验过程中的腐蚀行为从点蚀开始,逐渐发展为均匀腐蚀。腐蚀产物分为内外两层,外层疏松,内层致密。由于腐蚀反应过程中生成大量铁的氧化物及羟基氧化物,因此,内外层腐蚀产物中含有大量的Fe、O元素;内外锈层中均含有少量的Cl元素,表明Cl^-参与了腐蚀反应过程;内外锈层中Cr、Co、Ni等合金元素的存在,使得锈层具有离子选择性、致密性,加速了锈层的产生。未腐蚀的试样表面电位分布比较均匀,集中程度较高,即电位差较小,总体电位差为152mV,有少量表面活性点随机分布,此时试样表面阴极和阳极分布不规则。盐雾试验3天后,试样表面电位正移,分布趋于分散,电位差增大,总体电位差为270mV,产生较为明显的阴极区和阳极区,由于吸附在试样表面活性点附近的Cl^-破坏了表面的氧化膜,腐蚀情况逐渐发生。盐雾试验6天后,试样表面电位进一步升高,分布更为分散,电位差略有减小,总体电位差为180mV,由于腐蚀产物层的不断扩展,试样表面已经分为明显的较大面积的阴极区和阳极区。结论Cl^-的侵蚀作用破坏了基体表面的氧化膜,使得AerMet100钢的腐蚀在夹杂物处发生。腐蚀产物能够阻碍Cl^-的渗透,对基体具有保护作用。

微区扫描电化学测试技术原理及其应用进展

微区扫描电化学测试由于其独特的检测手段被广泛运用。本文综述了扫描振动电极技术(SVET)、扫描开尔文探针技术(SKP)、电化学阻抗谱技术(LEIS)、扫描电化学显微技术(SECM)四个微区扫描电化学测试技术的原理。并总结了微区扫描电化学测试技术在腐蚀、生物科学扫描、界面反应和能源方面的发现与应用。微区扫描电化学技术与传统电化学测量技术、扫描电镜技术等相结合,将有助于更深入地理解电化学行为,为材料、生物、能源等领域研究取得新突破提供技术支持。

微区电化学测量技术进展及在腐蚀领域的应用

综述了近年来微区电化学测试系统的各项技术设备原理及应用的发展概况,分别探讨了扫描振动参比电极技术(SVET)、扫描开尔文探针(SKP)、局部电化学交流阻抗谱(LEIS)和扫描电化学显微镜(SECM)等微区电化学测量系统在腐蚀理论研究与防护技术领域的应用;并指出在发展更加精密、可靠和满足快速的SVET、SKP、LEIS和SECM等微区电化学测量系统的同时,将以上技术用于金属各种局部腐蚀的机理和相组织腐蚀电化学的研究中,不但可以积累以上技术关于腐蚀电化学研究中的基础数据与规律,还可以加快这些技术的发展。

Q235管线钢焊接接头微区电化学行为

研究了燃气旧管道Q235管线钢焊接接头各个微观区域在土壤模拟溶液中的电化学行为.测量了各个微区的极化曲线,测定了相关的电化学参数.结果表明,各区域的Ecorr由低至高和icorr由大至小的顺序依次为:熔合线,不完全正火区,过热区,正火区,回火区,母材,焊缝区.同一个焊接接头的七个不同热经历区域暴露于同一电解质时,也将构成一个多电极体系.其中,熔合线和不完全正火区将成为复杂多电极体系形成的原电池中的阳极,最可能遭受到优先的腐蚀溶解;焊缝区和母材区则是原电池中的阴极,腐蚀敏感性低且在一定程度上受到阴极保护.

高强铝合金裂纹尖端在3.5%NaCl溶液中的微区电化学特性

采用毛细管微电极测试方法、扫描Kelvin探针技术和数值分析方法,对2024 T351高强铝合金裂纹尖端在3.5%NaCl溶液中的微区电化学特性和腐蚀行为进行了研究.结果表明,裂纹尖端的腐蚀电位较远离裂纹尖端的基体位置更负,裂纹尖端处的电化学活性明显增加.在外加应力的作用下,裂纹尖端处表面氧化膜的厚度减薄,其稳定性和保护性变弱.裂纹尖端处优先发生阳极溶解,浸泡24 h后在裂纹尖端处出现腐蚀产物的堆积.由于腐蚀电位和电化学活性的差异,在裂纹尖端(阳极)和远离裂纹尖端的基体(阴极)之间可形成电偶对,进一步促进裂纹尖端局部区域内腐蚀过程的进行.

有机涂层/金属界面腐蚀的微区电化学

以扫描开尔文探针,局部交流阻抗和扫描电化学显微镜为代表的微区电化学技术以其高精度、高空间解析度的定域分析优势被广泛应用。本文简要介绍了这三种技术的测量原理和关键问题,并着重归纳了这些技术应用于有机涂层/金属界面腐蚀行为的研究成果,包括界面微区表观形貌的获取,不同界面腐蚀机制的推理验证及其影响因素的作用机理等,并对三种技术的重要测量参数进行了解析。研究表明与宏观电化学相比,对于涂层/金属界面腐蚀的研究,微区电化学研究成果具有很好的补充作用,这对于建立有机涂层/金属界面腐蚀的微区电化学理论具有深远的意义。文中最后还对微区电化学技术的局限性和未来发展的方向进行了论述和展望。

Q235钢/NaCl液滴界面微区电化学特征参数分布特征

本文采用扫描Kelvin探针、扫描振动电极等方法表征了NaCl液滴覆盖下Q235钢表面的微区电化学参数分布的特征.结果证实,NaCl液滴下碳钢表面的电位分布和电流密度分布是不均匀的,中心为阳极区,边缘为阴极区.液滴中心和边缘阴阳极电位相差0.4 V,阴阳极电流密度相差0.9μA/cm2.NaCl液滴下碳钢表面电化学参数的不均匀分布导致液滴边缘发生强烈的阴极极化,导致附近区域碱性化是微液滴形成的主要原因.

微区电化学测量技术及其在腐蚀中的应用

综述了近几年来用于研究金属腐蚀的几种微区电化学测量技术,重点介绍了扫描电化学显微镜技术及其应用,并对它未来的发展趋势进行阐述。

微区电化学技术在薄液膜大气腐蚀中的应用

薄液膜大气腐蚀的本质是吸附于金属基体表面的水汽形成薄电解质液膜引起的金属腐蚀现象.由于液膜很薄,无法满足常规的三电极溶液测试体系要求,使得微区电化学技术在该领域得到广泛的应用.本文对比分析了用于薄液膜大气腐蚀的电化学测试技术,着重介绍了扫描Kelvin探针、丝束电极、微液滴电极等测试方法在薄液膜大气腐蚀研究中的应用,并通过总结测试中涉及的关键参数揭示了薄液膜/液滴尺寸与腐蚀动力学过程的关系.最后提出了微区电化学方法在该领域应用目前存在的问题以及今后可进一步提升的可能.

利用微区扫描电化学方法研究316L焊缝腐蚀及防护

316L不锈钢焊缝位置易发生腐蚀,利用M370扫描电化学工作站,测试了焊缝/热影响区/本体的电位分布,分析了焊缝位置的腐蚀原因。采用在ER316L焊材表面覆盖一层耐蚀性较316L优良的不锈钢作为盖面材料的方法对焊缝进行防护,利用M370扫描电化学工作站对焊缝试样的不同部位(焊缝/热影响区/本体)电位差进行了测试,测试结果表明:热影响区电位最低,为腐蚀易发生位置;几种盖面层中,ER385盖面层耐蚀性最好;选择盖面层,还需考虑电金属之间的电位差,避免盖面层与316L的基体发生电偶腐蚀。