论文题目: 大气腐蚀起始过程中的微液滴现象研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 海洋化学
作者: 张际标
导师: 王佳
关键词: 主液滴,微液滴,形成和扩展,电化学极化,大气腐蚀
文献来源: 中国科学院研究生院（海洋研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 大气腐蚀是一种影响最广泛的腐蚀过程。相对于溶液中的腐蚀而言,它是一种暴露在大气及其污染物中的金属材料所发生的腐蚀过程。沉积在金属表面上可溶性盐粒通过凝聚或吸附形成电解液滴或液膜,这种液滴或液膜的存在改变了金属表面的电化学状态,使局部区域形成了腐蚀原电池,产生了腐蚀电流,从而引发和加速金属的大气腐蚀过程。 尽管大气腐蚀研究已有上百年历史,但仍有很多问题尚未澄清。近来,我们发现在一定的相对湿度下,在易被腐蚀的金属表面上预先形成一小滴腐蚀性强的溶液时,马上在这滴小液滴的周围有直径为 1～10 微米的微液滴出现并向四周扩展。当金属是耐腐蚀性材料或所加液滴是腐蚀性很弱的溶液时,这种现象不出现。显然,微液滴现象与大气腐蚀密切相关。 本文通过考察影响微液滴形成和扩展的因素、极化和未极化时微液滴的形成和扩展特征、微液滴的酸碱性和电位分布特点等实验确定了微液滴现象与大气腐蚀之间的关系。结合 SEM + EDS 实验结果,提出了微液滴形成和扩展的可能机制。相应的实验结果如下。 (1)微液滴现象是存在于腐蚀性体系中的一种普遍实验现象,微液滴的形成与扩展具有独特的规律,并与大气的腐蚀过程密切相关。 (2)微液滴形成和生长需要两个前提条件:第一,环境相对湿度应高于盐粒水解液滴液面的饱和蒸汽压;第二,在水解液滴下的金属能被液滴腐蚀。 (3)环境相对湿度是微液滴形成和生长的一个关键条件。环境相对湿度应高于同温度下盐粒水解和水解液滴液面饱和蒸汽压,否则没有微液滴形成。 (4)氧直接参与了微液滴的形成过程。微液滴区域具有较高的 pH 值和较高的电位分布。 (5)电化学极化结果表明,由主液滴中央与边缘之间的电位差而形成的腐蚀电流是微液滴形成和扩展的最直接推动力。 (6)未极化时,微液滴的形成和扩展受干湿交替影响较小;恒电位极化时,
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1. 大气腐蚀的概念及分类
1.1 大气腐蚀
1.2 大气腐蚀类型
2. 大气腐蚀过程和机理
2.1 金属表面上水膜的形成
2.2 大气腐蚀的电化学过程和机理
2.3 锈层下的大气腐蚀机制
2.4 大气污染物存在下的大气腐蚀机理
3. 影响大气腐蚀的主要因素
3.1 气候因素
3.2 大气中腐蚀性因素
3.3 金属的表面状态
4. 防止大气腐蚀的措施
4.1 提高材料的耐蚀性
4.2 采用有机、无机涂层和金属镀层
4.3 暂时性防护层和缓蚀剂
4.4 控制环境
5. 研究大气腐蚀的主要方法
5.1 大气腐蚀的传统研究方法
5.2 大气腐蚀的电化学研究方法
5.3 大气腐蚀其它研究方法
6. 研究工作的出发点
6.1 研究背景
6.2 研究的目的和意义
6.3 研究内容
第二章 微液滴的形成和扩展
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验装置
2.3 结果与讨论
2.3.1 无机盐粒吸水潮解初期行为
2.3.2 微液滴的形成和扩展
2.3.3 不同无机盐粒/金属组合下微液滴的形成和扩展
2.3.4 影响微液滴的形成与扩展的环境因素
2.4 本章小结
第三章 微液滴的电化学表征
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验装置
3.3 结果与讨论
3.3.1 微液滴形成和扩展过程中的电位分布特征
3.3.2 微液滴形成和扩展的推动力
3.4 本章小结
第四章 干湿交替作用下微液滴的形成和扩展行为
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验装置和流程
4.3 结果与讨论
4.3.1 未极化时微液滴的干湿交替扩展规律
4.3.2 极化时微液滴的干湿交替扩展规律
4.4 本章小结
第五章 组成微液滴物质的成分鉴定
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 微液滴酸碱性的考察
5.2.2 组成微液滴物质的元素分析
5.2.3 组成微液滴的物质来源考察
5.3 结果与讨论
5.3.1 微液滴的酸碱性
5.3.2 微液滴覆盖区的表面元素分析
5.3.3 微液滴中各物质来源的合理性验证
5.4 本章小结
第六章 微液滴形成和扩展机理
6.1 液滴下的大气腐蚀过程
6.2 微液滴现象的基本特征
6.3 微液滴形成和扩展的机理
6.3.1 不可见水膜和水分子簇的形成
6.3.2 氧还原反应和水分子吸附的协同作用
6.3.3 阳离子的迁移和微液滴的形成与扩展
6.4 本章小结
第七章 总结论
7.1 本论文的主要结论
7.2 本论文的创新点
7.3 对后续工作的建议
参考文献
附录：攻读博士学位期间发表的论文和专利
致谢
发布时间: 2005-07-05
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