典型金属海洋大气腐蚀初期的腐蚀动力学行为研究

In this item, the initial marine atmospheric corrosion behavior and the corresponding structure evolution characteritics of typic metals, such as Cu and Fe,will be first studied by using QCM, FTIR and EN techniques incoupled with SEM, XRD, SECM, Raman and XPS methods, etc. Then, the influences of temperature, humidity, aggressive particles on the kinetic parameters of pitting of typic metals during their initial marine atmospheric corrosion stage, will also be investigated.Based on the above studies, the marine atmospheric corrosion kinetic models of typic metals, such as Cu and Fe, during their initial corrosion stage will be developed. Meanwhile, the relationship between the initial marine atmospheric corrosion kinetic parameters and the corresponding corrosion structure features will be modelled. The results of this item can not only rich the atmospheric corrosion theory, but also provide relative bases for the lifetime prediction of metals in the atmospheric environments. Therefore, the project is of great significance.

联用QCM、FTIR和EN技术并辅以EIS、SEM、XPS、SECM和XRD等，研究典型海洋大气气氛中Cu和Fe等典型金属的大气腐蚀行为特征及相应腐蚀结构特征（如：腐蚀基体材料的晶面取向、表面能、表面应力、腐蚀表面分维和临界蚀点径/深比等）的演化规律；探明海洋大气温度和湿度、侵蚀性粒子种类和浓度等对Cu和Fe等典型金属大气腐蚀初期的蚀点萌生动力学参数（如：临界蚀点密度、临界蚀点的侧/径向和纵向生长速率常数、金属大气腐蚀速率常数和反应级数等）的影响规律，建立典型海洋大气气氛中Cu和Fe等典型金属大气腐蚀初期的腐蚀动力学模型；同时，基于模糊数学理论建立腐蚀动力学参数特征与相应的腐蚀结构特征之间的相关性模型。本项目成果不仅可以丰富材料的大气腐蚀理论，而且可以为大气环境中材料服役寿命的预测、防止灾难性事故的发生等工作奠定相关基础；因此项目具有重要的实际意义和理论价值。

项目对Cu和907钢在海洋及海洋大气中的腐蚀过程进行了系统的研究，在上述基础上，研发了防止金属海洋大气腐蚀和海水腐蚀的防护技术及腐蚀监检测技术，取得了如下主要研究结果：（1）在海洋性大气的不同相对湿度、温度及其Cl-含量下，Cu的初期腐蚀（<6h）产物均为Cu2O；Cu的海洋大气腐蚀主要源于Cu的吸氧腐蚀，其在海水和海洋性大气中的腐蚀初期的腐蚀反应均为一级反应。（2）基于法拉第定律和QCM技术等，提出了一种推定、表征腐蚀产物的新方法。（3）基于电化学噪声的FWT分析等技术，提出并验证了可以正确刻画金属大气腐蚀程度、蚀点数量和蚀点大小的腐蚀能量参数，即电化学活性能量、成核能量和生长能量。（4）Cu和907钢的大气腐蚀受O2的扩散控制，其腐蚀速率均高于其在本体溶液（海水）中的腐蚀速率，腐蚀速率随着液膜厚度的减薄而增加。（5）提出了Cu和907钢的海洋大气腐蚀（实质为薄液膜腐蚀）的EIS等效电路演化模型，并在907钢的EIS等效电路模型中创造性地引入了余切双曲线扩散阻抗来表征907钢多孔性腐蚀产物膜。（6）在上述研究的基础上，基于国家的海洋强国战略，研发了防止金属海洋大气腐蚀的防护技术（镀层、超疏水涂料）及其腐蚀监检测技术原理；特别是获得了静态海水接触角高达153度、滚动角约为8度的超疏水硅丙烯酸树脂纳米涂料。