硝酸锌和硝酸铜污染砂土对X70钢的腐蚀试验研究

发布时间：2017-09-18 04:07

  本文关键词：硝酸锌和硝酸铜污染砂土对X70钢的腐蚀试验研究

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【摘要】：通过室内模拟试验,采用宏观图像、扫描电镜(SEM)、极化曲线(PC)、电化学阻抗谱(EIS)和能谱(EDS)等测试技术,研究了X70钢在重金属硝酸锌和硝酸铜污染砂土中的腐蚀行为及机理。X70钢腐蚀宏观及微观形貌表明,硝酸铜污染砂土较硝酸锌污染砂土对X70钢的腐蚀程度严重,且随着硝酸铜含量的增长腐蚀程度越来越大。硝酸锌污染砂土和硝酸铜污染砂土对X70钢的腐蚀类型均为低含量时的局部腐蚀和高含量时的不均匀全面腐蚀。能谱(EDS)分析结果表明,硝酸锌污染砂土中X70钢的腐蚀产物由外层的含锌化合物以及内层的含铁化合物组成;硝酸铜污染砂土中X70钢的腐蚀产物主要由内层的铜单质、外层的含铁化合物和含铜化合物组成。极化曲线(PC)分析结果得出,硝酸锌和硝酸铜均加速了X70钢的腐蚀;硝酸锌污染砂土中X70钢的腐蚀速率随时间增长而增大,且在不同腐蚀时间下,低含量时腐蚀速率均达到最大;腐蚀7d时,腐蚀速率随硝酸锌含量的增大呈先增、后减、再增的变化过程,腐蚀速率峰值出现在硝酸锌含量为0.2%时;腐蚀35d时,腐蚀速率随硝酸锌含量的增大呈先增、后减、再趋于稳定的变化过程,腐蚀速率峰值出现在硝酸锌含量为0.1%时;硝酸铜污染砂土中X70钢在35d时的腐蚀速率随硝酸铜含量的增大而急剧提高,当硝酸铜含量提高至1.0%之后,腐蚀速率又随着含量的增大急剧降低;X70钢的自腐蚀电位随着硝酸铜含量的提高大幅正移。由X70钢的电化学阻抗谱(EIS)分析可知,在无污染砂土中X70钢电化学阻抗谱的Nyquist图在7d时和35d时均由两个容抗弧组成;在硝酸锌污染砂土中,X70钢在7d时的电化学阻抗谱Nyquist图由高频区容抗弧、中低频区容抗弧以及低频区的感抗弧组成;35d时的Nyquist图则由高频区的容抗弧以及低频区的Warburg阻抗组成;在硝酸铜污染砂土中,X70钢在腐蚀35d时的电化学阻抗谱Nyquist图在低含量时呈现两个容抗弧,而在高含量时低频区出现了Warburg阻抗。由腐蚀机理分析可知,X70钢在硝酸锌污染砂土中腐蚀的阳极过程为铁的氧化反应,阴极过程为氧的还原和氢的还原反应,这里的H+是由Zn2+水解作用而生成的;X70钢在硝酸铜污染砂土中腐蚀的阳极过程为铁的氧化反应,阴极过程则由Cu2+、氧、氢的还原反应共同组成。
【关键词】：X70钢 砂土腐蚀 重金属污染土 扫描电镜(SEM) 极化曲线(PC) 电化学阻抗谱(EIS) 能谱(EDS)
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU411
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 主要符号说明11-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 前言12
• 1.2 土壤对钢的腐蚀研究现状12-17
• 1.2.1 土壤对钢的腐蚀特性13-14
• 1.2.2 钢在土壤中腐蚀的电化学过程14
• 1.2.3 影响土壤对钢腐蚀的因素14-17
• 1.3 重金属污染土研究现状17-20
• 1.3.1 重金属污染土的来源17-18
• 1.3.2 重金属污染土的危害18-19
• 1.3.3 重金属污染土的防治19-20
• 1.3.4 重金属污染土对钢的腐蚀研究现状20
• 1.4 本文的研究内容及意义20-22
• 第2章 试验方案22-28
• 2.1 主要仪器22-23
• 2.1.1 CS350电化学工作站22-23
• 2.1.2 TM-3000扫描电镜23
• 2.2 试验材料23-26
• 2.2.1 试验装置设计23-24
• 2.2.2 试验土样准备24-25
• 2.2.3 X70钢试样准备25-26
• 2.3 试验过程26-28
• 2.3.1 电化学测试26-27
• 2.3.2 宏微观图像采集及能谱分析27-28
• 第3章 X70钢在硝酸锌污染砂土中的腐蚀试验研究28-60
• 3.1 宏观腐蚀形貌28-30
• 3.2 微观腐蚀形貌30-37
• 3.2.1 X70钢在无污染砂土中的微观腐蚀形貌30-33
• 3.2.2 X70钢在硝酸锌污染砂土中的微观腐蚀形貌33-37
• 3.3 腐蚀产物能谱（EDS）分析37-41
• 3.4 极化曲线（PC）分析41-50
• 3.4.1 X70钢腐蚀7天时的极化曲线41-46
• 3.4.2 X70钢腐蚀35天时的极化曲线46-48
• 3.4.3 X70钢极化曲线随时间的变化48-50
• 3.5 电化学阻抗谱（EIS）分析50-58
• 3.5.1 X70钢腐蚀7天时的电化学阻抗谱50-53
• 3.5.2 X70钢腐蚀35天时的电化学阻抗谱53-56
• 3.5.3 X70钢电化学阻抗谱随时间的变化56-58
• 3.6 腐蚀机理分析58-59
• 3.7 本章小结59-60
• 第4章 X70钢在硝酸铜污染砂土中的腐蚀试验研究60-78
• 4.1 宏观腐蚀形貌60-63
• 4.2 微观腐蚀形貌63-67
• 4.3 腐蚀产物能谱（EDS）分析67-68
• 4.4 极化曲线(PC)分析68-72
• 4.5 电化学阻抗谱（EIS）分析72-76
• 4.6 腐蚀机理分析76
• 4.7 本章小结76-78
• 第5章 X70钢在两种污染砂土中腐蚀试验对比分析78-88
• 5.1 宏观腐蚀形貌对比分析78-80
• 5.2 微观腐蚀形貌对比分析80-81
• 5.3 腐蚀产物能谱（EDS）对比分析81-82
• 5.4 极化曲线（PC）对比分析82-85
• 5.5 电化学阻抗谱（EIS）对比分析85-86
• 5.6 本章小结86-88
• 第6章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-96
• 致谢96-97
• 攻读学位期间的成果97

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