B30銅鎳合金作為銅合金的一種,憑借良好的力學(xué)性能,抗海水腐蝕,抗沖刷腐蝕,優(yōu)異的耐海洋生物污損等優(yōu)點(diǎn)[1,2],20世紀(jì)30年代起被廣泛用于艦船中船用冷凝器的制造[3-5]。

雖然B30銅鎳合金應(yīng)用于船用冷凝器的制造時(shí)間已久,但是在實(shí)際運(yùn)行中仍然存在著嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題,其中以孔蝕尤為突出,在使用中造成了巨大的危害[6-10],本文針對(duì)船用冷凝器出現(xiàn)的孔蝕問(wèn)題進(jìn)行研究。船用冷凝器投入應(yīng)用前,需要在一定流速的海水中進(jìn)行預(yù)處理,使其表面形成致密的保護(hù)膜,從而提高材料耐蝕性[11-15]。在進(jìn)行預(yù)處理時(shí),海水環(huán)境中影響B(tài)30銅鎳合金成膜的因素有很多[16],最為重要的為海水的溶解氧濃度及流速。在不同的海域,海水鹽度和溫度的不同會(huì)影響海水的溶解氧濃度,同時(shí)海水的流速也會(huì)影響成膜過(guò)程中船用冷凝器周圍海水中溶解氧濃度的變化[17-22]。成膜環(huán)境中海水流速的變化除了影響溶解氧濃度外,還會(huì)影響試樣的表面狀態(tài)。

本文以B30銅鎳合金作為研究對(duì)象,通過(guò)改變海水中的溶解氧濃度以及海水的流速,研究B30銅鎳合金的成膜機(jī)理及其在海水中的電化學(xué)特性,分析這兩種因素對(duì)于成膜的影響,得到B30銅鎳合金成膜的最佳條件,對(duì)實(shí)際工況中成膜工藝進(jìn)行指導(dǎo),幫助解決船用冷凝器存在的孔蝕問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)方法

本文研究對(duì)象為B30銅鎳合金,其化學(xué)成分為 (質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)：C 0.05,Si 0.15,Mn 1.2,P 0.006,S 0.01,Pb 0.05,Fe 0.9,Ni+Co 29-33,Cu為余量。電化學(xué)測(cè)試的試樣尺寸為10 mm×10 mm×3 mm,保留1 cm2工作面,其余面用環(huán)氧樹(shù)脂密封。表面觀察試樣尺寸50 mm×10 mm×3 mm。試樣表面依次用800#、1000#、2000#砂紙打磨,打磨后的試樣依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇清洗,吹干備用。

實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為青島沙子口海域天然海水。海水的pH值為7.8,實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中分別通過(guò)通氮?dú)狻⒉煌夂屯ㄑ鯕獾姆绞絹?lái)控制海水的溶解氧濃度,采用YSI200溶解氧測(cè)量?jī)x測(cè)試溶解氧濃度分別為：(3.5±0.1)、(8.0±0.1) 和 (14.0±0.1) mg/kg；通過(guò)調(diào)節(jié)磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速來(lái)控制海水流經(jīng)試樣表面的線速度,分別為：0,0.8和2.0 m/s。

電化學(xué)測(cè)試Gamry reference 600+電化學(xué)工作站上進(jìn)行,采用三電極體系,工作電極為在不同海水體系中預(yù)處理后的B30銅鎳合金,參比電極為飽和甘汞電極 (SCE),輔助電極為混合金屬氧化物電極 (MMO),電化學(xué)阻抗 (EIS) 在開(kāi)路電位下進(jìn)行,施加幅值為10 mV的正弦波電位,掃描頻率范圍為105~10-2 Hz,對(duì)數(shù)掃頻,每倍頻程10個(gè)點(diǎn)。采用Gmini300的掃描電子顯微鏡 (SEM) 對(duì)材料表面保護(hù)膜進(jìn)行形貌觀察；采用ESCALAB 250Xi的X射線光電子能譜 (XPS) 對(duì)保護(hù)膜成分進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 海水中的溶解氧濃度對(duì)成膜的影響

開(kāi)路電位在一定程度能夠反映試樣的腐蝕傾向。圖1為B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中的開(kāi)路電位。

圖1   B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中的開(kāi)路電位

由1 d的開(kāi)路電位可以看出,海水中的溶解氧濃度越高,開(kāi)路電位越正,腐蝕傾向越小,說(shuō)明隨著溶解氧濃度的提高,試樣表面初期成膜越快。在DO為3.5 mg/kg的海水中,初期開(kāi)路電位正移,腐蝕傾向減小,保護(hù)膜初步形成,9 d開(kāi)始上下波動(dòng),膜層進(jìn)入形成與溶解的波動(dòng)狀態(tài)。在DO為3.5和8.0 mg/kg的海水中,11 d前開(kāi)路電位處于波動(dòng)狀態(tài),膜層處于波動(dòng)溶解階段,11 d后開(kāi)路電位趨于穩(wěn)定,此時(shí)腐蝕傾向最小,表面形成保護(hù)膜,陽(yáng)極溶解減緩[23]。11~19 d在DO為14.0 mg/kg的海水中開(kāi)路電位相較其他兩種海水更正,腐蝕傾向更小。

電化學(xué)阻抗譜 (EIS) 能夠表征B30銅鎳合金表面膜層的狀態(tài)。圖2為B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中的EIS圖。

圖2   B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中的EIS圖

由Nyquist圖可見(jiàn),在3種溶解氧濃度的海水中,容抗弧半徑均波動(dòng)增大。容抗弧半徑的增大是由于試樣表面形成了具有保護(hù)性的膜層,膜電阻增大,膜層增厚會(huì)阻礙陽(yáng)極溶解過(guò)程,導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移電阻增大。對(duì)比3種溶解氧濃度海水的Nyquist圖可以看出,隨著溶解氧濃度的增大,容抗弧半徑增大。在DO為3.5和8.0 mg/kg的低溶解氧濃度的海水中,形成的膜層較慢且不穩(wěn)定,膜層仍然處于波動(dòng)溶解狀態(tài),膜層溶解導(dǎo)致膜電阻減小,同時(shí)膜層的破裂導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移電阻減小,所以15~19 d,容抗弧仍有減小的趨勢(shì)。

由Bode圖可以看出,隨著溶解氧濃度的提高,模值呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),試樣表面形成的膜層阻抗值增大。在DO為3.5 mg/kg的海水中,隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng),相位角向低頻區(qū)移動(dòng),試樣表面膜層致密性較差。在DO為8.0 mg/kg的海水中,11 d相位角圖呈現(xiàn)明顯的兩個(gè)相位角峰,試樣表面形成了兩層膜；11~19 d高頻區(qū)的相位角峰值逐漸減小,試樣表面膜層穩(wěn)定性變差,膜層進(jìn)入波動(dòng)溶解狀態(tài)。在DO為14.0 mg/kg的海水中,在1 d時(shí)就形成了兩個(gè)相位角峰,保護(hù)膜形成較快；5~11 d后,相位角峰轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè),試樣表面膜層進(jìn)入波動(dòng)溶解階段；11~19 d再次出現(xiàn)兩個(gè)相位角峰且隨時(shí)間增長(zhǎng)峰值略有增大,但并不明顯,此時(shí)試樣表面膜層仍在形成,但已基本形成了致密穩(wěn)定的膜層。

圖3為B30銅鎳合金在海水中電化學(xué)阻抗擬合的等效電路圖。Rs是溶液電阻,Rct是電極反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻,Rct值可以反映試樣表面發(fā)生反應(yīng)的難易程度；Rf為膜電阻；CPEf由膜電容Cf和彌散指數(shù)nf組成,CPEdl由雙電層電容Cdl和彌散指數(shù)ndl組成,由nf的值可以得出試樣表面保護(hù)膜的完整性,當(dāng)nf趨近于1時(shí),保護(hù)膜趨于完整。

圖3   B30銅鎳合金在海水中電化學(xué)阻抗擬合等效電路圖

將B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中EIS用圖3a和3b所示等效電路擬合,擬合數(shù)據(jù)呈現(xiàn)于表1。由Rf值可見(jiàn),在DO為8.0和14.0 mg/kg的海水中,1 d時(shí)試樣表面開(kāi)始成膜,在DO為3.5 mg/kg的海水中,浸泡5 d后還未成膜。整體來(lái)看在DO為14.0 mg/kg的海水中,Rf明顯大于DO為3.5和8.0 mg/kg的海水,膜層質(zhì)量更高。溶解氧濃度增高,使得OH-濃度的增加,影響了試樣的陽(yáng)極溶解過(guò)程,從而成膜更快且保護(hù)性更強(qiáng)。由nf值可以看出,除在DO為14.0 mg/kg海水中浸泡1 d數(shù)據(jù)外,相同天數(shù)不同溶解氧濃度海水中的nf值為：14.0 mg/kg>8.0 mg/kg>3.5 mg/kg,隨著溶解氧濃度的提高,試樣表面膜層越發(fā)完整。由Rct值可以看出,DO為14.0 mg/kg海水中的Rct明顯高于DO為3.5和8.0 mg/kg的海水中的Rct,這是由于試樣表面膜層的逐漸形成影響了試樣的陽(yáng)極溶解過(guò)程,從而使Rct增大,這點(diǎn)與Rf、nf的擬合數(shù)據(jù)相吻合。

表1   B30銅鎳合金不同溶解氧濃度的海水中電化學(xué)阻抗擬合數(shù)據(jù)

XPS能夠表征試樣表面膜層的成分,判斷膜層是否具有保護(hù)性。表2為B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中的XPS圖擬合結(jié)果。由Cu譜的擬合數(shù)據(jù)可以看出,隨著溶解氧濃度的提高,表面膜層中Cu2O和CuCl所占的比例顯著提高,CuO和CuCl2的含量則呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。

表2   B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中的XPS圖擬合結(jié)果

B30銅鎳合金在海水環(huán)境中成膜,其反應(yīng)過(guò)程已經(jīng)有了一定的研究[22,23],試樣表面會(huì)先形成CuCl鹽膜 (反應(yīng)2),CuCl可與Cl-進(jìn)一步螯合生成可溶性的CuCl2- (反應(yīng)3),溶解的CuCl2-繼續(xù)發(fā)生沉積反應(yīng),形成Cu2O膜 (反應(yīng)4)。Cu2O是一種半導(dǎo)體,合金元素Ni可以通過(guò)占據(jù)Cu2O中的陽(yáng)離子空穴或替代銅離子摻雜到有缺陷的Cu2O點(diǎn)陣中去,提高膜的耐蝕性[24-27],增強(qiáng)了膜層與基體的結(jié)合能力[20]。隨著浸泡時(shí)間的增加,Cu2O會(huì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生成CuO、Cu2(OH)3Cl等保護(hù)性較差的腐蝕產(chǎn)物 (反應(yīng)5、6)。結(jié)合表3數(shù)據(jù),由此可以看出,隨著溶解氧濃度的提高,Cu2O和CuCl所占的比例提高,試樣表面膜層更具保護(hù)性。

表3   B30銅鎳合金在不同流速海水中的電化學(xué)阻抗擬合數(shù)據(jù)

海水中溶解氧濃度的增大會(huì)加快成膜反應(yīng)中陰極氧的去極化反應(yīng) (反應(yīng)7),使得OH-濃度的增加,進(jìn)而影響陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程 (反應(yīng)5、6),使得CuO和Cu2O的含量可以持續(xù)提高,試樣表面膜層逐漸增厚。膜層的增厚會(huì)在一定程度上影響Cl-、OH-等離子的滲透,影響膜層的進(jìn)一步形成,從而影響陽(yáng)極反應(yīng)的進(jìn)行 (反應(yīng)3、4、5),已經(jīng)形成的CuCl鹽膜較難進(jìn)一步生成CuO和Cu2O,從而導(dǎo)致在DO為8.0 mg/kg的海水中CuCl的含量有一定的提升。當(dāng)溶解氧濃度提高到14.0 mg/kg時(shí),陰極氧的去極化反應(yīng)增強(qiáng),從而使OH-濃度顯著增大。滲透進(jìn)膜層內(nèi)部的離子進(jìn)一步增多,陽(yáng)極過(guò)程得以繼續(xù),膜層持續(xù)增厚,這也導(dǎo)致膜層中的CuCl可以持續(xù)發(fā)生轉(zhuǎn)化,因此CuCl所占的比例并沒(méi)有出現(xiàn)同DO為8.0 mg/kg的海水中一般有所提升的現(xiàn)象。在膜層內(nèi)層Cu2O致密,不易發(fā)生脫落,但外層的CuO由于其疏松的性質(zhì),持續(xù)增厚后會(huì)出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象,所以Cu2O所占比例明顯增多,使得膜層的保護(hù)效果增強(qiáng)。

圖4為B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中浸泡20 d的SEM圖。由圖可見(jiàn),在DO為3.5和8.0 mg/kg的海水中,試樣表面覆蓋一層疏松多孔的膜層。在DO為14.0 mg/kg的海水中,試樣表面形成的膜層與其他兩種溶解氧濃度海水中的明顯不同,膜層更加致密,膜層更具保護(hù)性,這點(diǎn)與電化學(xué)阻抗的擬合數(shù)據(jù)相符。根據(jù)反應(yīng) (4) 和 (5) 可知,試樣表面形成的疏松多孔的物質(zhì)主要為CuO和Cu2(OH)3Cl。而在DO為14.0 mg/kg的海水中,形成的較為致密的膜層主要為CuCl以及Cu2O,這一點(diǎn)與XPS分析結(jié)果相吻合。

圖4   B30銅鎳合金在不同溶解氧濃度海水中浸泡20 d的SEM圖

2.2 海水的流速對(duì)成膜的影響

海水的流速能夠改變?cè)嚇又車沫h(huán)境和表面的狀態(tài),對(duì)于B30銅鎳合金的成膜具有重要影響,因此研究流速對(duì)于成膜的影響十分重要[28]。圖5為B30銅鎳合金在不同流速海水中的開(kāi)路電位。由圖5可見(jiàn),試樣在不同流速海水中的開(kāi)路電位均先發(fā)生負(fù)移,腐蝕傾向逐漸增大。隨著試樣表面膜層的形成,阻礙了陽(yáng)極溶解過(guò)程,開(kāi)路電位開(kāi)始正移,腐蝕傾向減小[29]。在流速為0.8和2.0 m/s的流動(dòng)海水中,開(kāi)路電位在1 d開(kāi)始正移,而在0 m/s海水中,開(kāi)路電位在5 d時(shí)才發(fā)生正移,說(shuō)明在流動(dòng)的海水中,試樣表面能夠較快的形成具有保護(hù)性的膜層。當(dāng)流速為0.8 m/s時(shí),開(kāi)路電位一直處于一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài),腐蝕傾向變化不大,表面形成的膜層保護(hù)性強(qiáng)。流速為2.0 m/s的海水中,在3 d后出現(xiàn)開(kāi)路電位負(fù)移的狀況,接著出現(xiàn)產(chǎn)生波動(dòng),并在9 d左右腐蝕傾向會(huì)超過(guò)0 m/s的海水,說(shuō)明在流速2.0 m/s的海水中,試樣表面膜層的完整性和致密性受到影響。

圖5   B30銅鎳合金在不同流速海水中的開(kāi)路電位

圖6為B30銅鎳合金在不同流速海水中的EIS圖。由Nyquist圖可見(jiàn),各流速海水中容抗弧均處于波動(dòng)增長(zhǎng)的狀態(tài),15 d后流速為0.8 m/s的海水比0 m/s海水的容抗弧半徑更大,阻抗值變大,說(shuō)明一定的流速有利于致密膜層的形成。流速為0.8 m/s的海水與2.0 m/s的海水中B30銅鎳合金的容抗弧半徑在11 d前數(shù)值相近,但11 d后0.8 m/s的海水中容抗弧半徑更大。在0.8 m/s的海水中,Nyquist圖在11 d時(shí)產(chǎn)生一個(gè)感抗弧,這是由于溶液中大量的Cl-、OH-等侵蝕性離子在電極表面大量聚集,由于這種現(xiàn)象,加速了內(nèi)層致密膜層的形成,因此B30銅鎳合金在0.8 m/s的海水中形成了比在2.0 m/s的海水中更具保護(hù)性的膜層。上述數(shù)據(jù)證明海水的流速對(duì)B30銅鎳合金表面形成的保護(hù)有一定影響且有一個(gè)臨界值[30],一定的流速有利于致密膜層的形成,但流速過(guò)大時(shí),卻不利于表面膜層的穩(wěn)定。

圖6   B30銅鎳合金在不同流速海水中的EIS圖

由Bode圖中低頻區(qū)的模值大小可知不同流速海水中表面膜阻抗值的大小：0.8 m/s>2.0 m/s>0 m/s。由相位角可見(jiàn),在流速為0 m/s的海水中,11 d開(kāi)始出現(xiàn)兩個(gè)相位角峰。11~19 d低頻區(qū)的相位角峰峰值增大,但高頻區(qū)的相位角峰峰值減小,說(shuō)明在流速為0 m/s的海水中試樣表面形成的膜層致密性較差且不穩(wěn)定。流速為0.8 m/s的海水相較流速為0 m/s的海水中,1 d時(shí)相位角峰位置向高頻區(qū)偏移,試樣表面開(kāi)始形成致密的膜層。11~19 d出現(xiàn)兩個(gè)相位角峰,高頻區(qū)的相位角峰持續(xù)向高頻區(qū)移動(dòng),膜層的致密性提高,低頻區(qū)出現(xiàn)明顯的相位角峰,初期形成的致密膜層外部覆蓋疏松的物質(zhì),形成兩層膜[31-33]。流速為2.0 m/s的海水中,相位角峰同樣在1 d時(shí)向高頻區(qū)移動(dòng),這說(shuō)明高致密性的保護(hù)膜已經(jīng)形成,隨時(shí)間延長(zhǎng),高頻區(qū)的相位角峰未向高頻區(qū)移動(dòng),但相位角峰值上下波動(dòng),膜層的完整性受到影響,低頻區(qū)出現(xiàn)微弱的相位角峰且不穩(wěn)定,試樣表面覆蓋的疏松性的物質(zhì)無(wú)法在該流速下穩(wěn)定存在[34]。

采用圖3b所示等效電路對(duì)B30銅鎳合金在不同流速海水中的EIS進(jìn)行擬合,擬合結(jié)果呈現(xiàn)于表3。由Rf值可見(jiàn),在流速為0.8和2.0 m/s的海水中,Rf值明顯大于在0 m/s的海水,且有著數(shù)量級(jí)上的差異。這是由于流動(dòng)的海水中,能為試樣表面源源不斷的提供溶解氧,成膜過(guò)程中形成Cu2O的步驟 (反應(yīng)5) 能夠不斷進(jìn)行,使得膜層不斷完善。在2.0 m/s的海水中,B30銅鎳合金的Rf值略大于0.8 m/s的海水中的Rf,這是說(shuō)明隨著流速的增大,試樣表面膜層的致密性或者完整性有所提升。由nf值擬合數(shù)據(jù)可知,在0.8 m/s的海水中,試樣表面膜層的完整性最好,這也就證明了流速為2.0 m/s的海水中,Rf值略大于0.8 m/s的海水的原因是由于膜層的致密性有一定的提高。由Rct值可知,在流動(dòng)的海水中,Rct值后期能夠保持穩(wěn)定,但在流速為0 m/s的海水體系中,Rct值在15 d后急劇下降。這是由于在成膜的過(guò)程中,試樣周圍溶解氧消耗,從而導(dǎo)致生成Cu2O過(guò)程緩慢[35],且疏松的CuCl鹽膜堆積,直至發(fā)生脫落,對(duì)陽(yáng)極溶解的阻礙作用降低,從而導(dǎo)致Rct值減小。15~19 d,在0.8 m/s的海水中的Rct值與其他兩種流速海水中相差較大,這說(shuō)明在該流速下試樣表面形成的膜層較其他兩種流速更好。

結(jié)合表1和表3數(shù)據(jù)分析流速與溶解氧之間的關(guān)系。對(duì)比試樣在流速為0.8 m/s的海水以及DO為14.0 mg/kg的海水中的成膜,可以看出試樣在這兩種情況下的電化學(xué)阻抗的擬合數(shù)據(jù)相似,Rct值相對(duì)其他情況都有著數(shù)量級(jí)的差異,由此可見(jiàn),流動(dòng)的海水主要是通過(guò)改變?cè)嚇又車橘|(zhì)溶液的溶解氧濃度來(lái)影響成膜。由Rf值可知,流速為0.8 m/s的海水中試樣的成膜較DO為14.0 mg/kg的海水中的成膜慢,推測(cè)可能流速的增大還會(huì)對(duì)試樣表面的成膜產(chǎn)生其他影響。

表4為B30銅鎳合金在不同流速海水中的Cu譜和Cl譜擬合數(shù)據(jù),由Cu譜的擬合數(shù)據(jù)可以看出B30銅鎳合金在流速為0.8和2.0 m/s的海水中Cu2O和CuCl所占的比例明顯高于0 m/s的海水中所占的比例,且流速為2.0 m/s的海水中Cu2O和CuCl所占的比例也比0.8 m/s所占的比例略高,因此流速為2.0 m/s的海水比流速為0.8 m/s的海水中形成的膜層更具保護(hù)性,這點(diǎn)與電化學(xué)阻抗擬合數(shù)據(jù)中的Rf值的變化相符。由Cl譜的擬合數(shù)據(jù)可以看出,在流動(dòng)的海水中,CuCl的含量較低,這是由于流動(dòng)的海水可以使試樣周圍一直保持較高的溶解氧濃度,從而一定程度加速了CuCl水解成為Cu2O的過(guò)程。

表4   B30銅鎳合金在不同流速海水中的XPS擬合結(jié)果

結(jié)合表2與表4數(shù)據(jù)分析流速和溶解氧之間關(guān)系。由表4可以看出在流動(dòng)的海水中Cu2O和CuCl所占的比例與DO為14.0 mg/kg (表2) 海水中Cu2O和CuCl所占的比例類似,因此在流動(dòng)的海水中試樣表面溶解氧濃度的改變是影響成膜的一個(gè)主要因素,此結(jié)果與電化學(xué)阻抗數(shù)據(jù)相符。在流速為2.0 m/s的海水中,試樣表面膜層中Cu2O和CuCl的含量高于流速為0.8 m/s的海水中,也高于在DO為14.0 mg/kg的海水,由此可見(jiàn),流速的增加除了為試樣表面提供溶解氧外還會(huì)對(duì)形成的膜層的表面狀態(tài)產(chǎn)生影響。

圖7為B30銅鎳合金在不同流速海水中浸泡20 d的SEM圖。由圖可見(jiàn),相較0 m/s的海水,0.8 m/s的海水中成膜更加致密完整。當(dāng)流速達(dá)到2.0 m/s時(shí),試樣的表面產(chǎn)生了沖刷作用,從而使表面膜層發(fā)生破裂,因此B30銅鎳合金在流速為2.0 m/s的海水中相比0.8 m/s成膜質(zhì)量下降,這也與表3所示的不同流速海水下的電化學(xué)阻抗擬合數(shù)據(jù)中nf值的變化相符。流動(dòng)的海水會(huì)對(duì)試樣表面產(chǎn)生沖刷作用,這也導(dǎo)致在DO為14.0 mg/kg的靜止海水中11 d左右就形成了較為致密的膜層,而在流速為0.8 m/s的海水中在15 d左右才形成了致密的膜層。

圖7   B30銅鎳合金在不同流速海水中浸泡20 d的SEM圖

流動(dòng)的海水主要通過(guò)改變?cè)嚇又車Ｋ械娜芙庋鯘舛葋?lái)促進(jìn)其膜層的形成,但其產(chǎn)生的沖刷作用會(huì)破壞其膜層的完整性。由表3 B30銅鎳合金不同流速海水中的電化學(xué)阻抗的擬合數(shù)據(jù)可以看出,流速即使達(dá)到2.0 m/s,B30銅鎳合金表面形成的膜層的有效性仍然大于在0 m/s的海水中,這說(shuō)明在流速低于2.0 m/s時(shí),海水流動(dòng)導(dǎo)致的溶解氧濃度提高對(duì)試樣成膜的正向作用仍然大于其沖刷腐蝕對(duì)于試樣表面膜層的破壞作用,由此可知試樣周圍介質(zhì)溶液中的溶解氧濃度的改變是影響成膜的最主要的因素。

3 結(jié)論

(1) 海水的溶解氧濃度和流速對(duì)B30銅鎳合金的成膜影響明顯,隨著溶解氧濃度的提高,形成的膜層更加致密；隨著流速的提高,表面膜層的質(zhì)量呈現(xiàn)先變好再變差的趨勢(shì),在0.8 m/s的低流速海水中更易形成致密完整的膜層。

(2) 流速主要通過(guò)改變B30銅鎳合金周圍海水的溶解氧濃度以及海水流動(dòng)產(chǎn)生的沖刷作用來(lái)影響材料表面致密完整膜層的形成；且在流速低于2.0 m/s的海水中,合金周圍海水中溶解氧濃度的改變?cè)诔赡み^(guò)程中占據(jù)主導(dǎo)作用。

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