鋼鐵在大氣環(huán)境下存在自動(dòng)催化腐蝕機(jī)理的研究.pdf

1、鋼鐵的大氣腐蝕是一個(gè)嚴(yán)重的問題，有關(guān)鋼鐵的大氣腐蝕研究一直備受關(guān)注。但就目前而言，大多數(shù)學(xué)者使用大氣腐蝕暴露實(shí)驗(yàn)、大氣模擬實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)的方法來分析大氣腐蝕過程中生成的銹層產(chǎn)物的物相和組成，探討各種因素的影響，并由此角度來達(dá)到研究鋼鐵腐蝕機(jī)理的目的。而從Fe→Fe2+→γ-FeOOH，α-FeOOH，F(xiàn)e3O4的形成過程出發(fā)來研究鋼鐵腐蝕過程雖有許多文獻(xiàn)報(bào)道，但有關(guān)鋼鐵腐蝕過程中可能會(huì)存在自動(dòng)催化機(jī)理還從未見報(bào)道。 本文通過在近中

2、性低溫環(huán)境下空氣氧化Fe(OH)2懸浮液來模擬鄉(xiāng)村環(huán)境下鋼鐵腐蝕過程，提出Fe2+在該過程中的自動(dòng)催化機(jī)理，并將此機(jī)理運(yùn)用到模擬鄉(xiāng)村大氣，工業(yè)大氣和海洋大氣腐蝕過程以及各種金屬離子對(duì)腐蝕產(chǎn)物影響研究中，研究結(jié)果對(duì)認(rèn)識(shí)和了解鋼鐵腐蝕過程有著重要意義。 本論文的研究?jī)?nèi)容： 1.研究了在近中性條件下(pH=6，7，8)空氣氧化Fe(OH)2懸浮液的氧化產(chǎn)物以及不同滴加方式對(duì)氧化速率的影響。結(jié)果表明，在近中性條件下，空氣氧化Fe

3、(OH)2懸浮液的氧化產(chǎn)物為α-FeOOH和γ-FeOOH，且采用同時(shí)滴加法的氧化速率較慢，這與鄉(xiāng)村環(huán)境下的鋼鐵腐蝕的真實(shí)環(huán)境比較相似。 2.研究了Ferrihydrite的捕捉過程。結(jié)果表明，往空氣氧化Fe(OH)2懸浮液的過程中添加一定的磷酸鹽能捕捉到Ferrihydrite的存在，而且磷酸鹽的添加量對(duì)Ferrihydrite的捕捉有一定的影響。Ferrihydrite成功捕捉，為本文提出Fe2+在空氣氧化Fe(OH)2懸浮

4、液中存在自動(dòng)催化機(jī)理提供了有利的佐證，同時(shí)進(jìn)一步將此機(jī)理延伸到鋼鐵的大氣腐蝕機(jī)理的解釋中。 3.研究了鄉(xiāng)村大氣、工業(yè)大氣、海洋大氣這三種不同環(huán)境下的鋼鐵的大氣腐蝕模擬過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同環(huán)境下，腐蝕產(chǎn)物有所不同，但腐蝕產(chǎn)物中都含有γ-FeOOH或α-FeOOH，說明γ-FeOOH和α-FeOOH是鐵的主要腐蝕產(chǎn)物。該結(jié)果與本文在近中性條件下經(jīng)空氣氧化Fe(OH)2懸浮液生成的腐蝕產(chǎn)物是一致的。結(jié)合三種大氣環(huán)境下提出的腐蝕機(jī)理，可

5、以認(rèn)為Fe2+在碳鋼大氣腐蝕過程中起著催化作用，而Fe2+來源于鋼鐵本身，也就是說鋼鐵在大氣環(huán)境下存在自動(dòng)催化腐蝕機(jī)理。 4.研究了在pH=7和pH=8的條件下，空氣氧化Fe(OH)2懸浮液的過程中添加不同含量的Cu2+，Ni2+，Cr3+，Mn2+，來模擬含有合金的碳鋼的腐蝕過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各種金屬離子的阻礙作用與pH環(huán)境有關(guān)。四種金屬離子對(duì)α-FeOOH和γ-FeOOH的生成都有一定的抑制作用。金屬離子的加入，不僅延長(zhǎng)了反應(yīng)