海洋冲刷腐蚀及生物污损环境下的锌基复合镀层的改性研究

发布时间：2020-05-15 08:49

【摘要】：海洋冲刷腐蚀及生物污损对海洋工程装备带来严重的破坏,其防护工作一直是人们的研究重点。本文利用电沉积技术,通过在硫酸盐镀液体系中添加耐磨有机金属过渡化合物及纳米光催化杀菌材料,辅以超声及搅拌的物理手段,制备得到功能性复合锌镀层。通过扫描电子显微镜、X射线晶体衍射、电子能谱元素分析、原子力显微镜和磨耗仪等手段对复合镀层进行表征分析。通过电化学阻抗谱、动电位极化和杀菌试验对镀层的耐蚀性能和耐生物污损性能进行测试。本文首先探究了超声辅助对锌镀层性能的影响。结果显示,超声的引入影响了锌的电沉积过程,使镀层晶粒粒径减小,表面变得更致密、均匀,降低了镀层的表面粗糙度,增大了镀层的耐磨损性能。随着超声功率的增大,镀层的耐蚀性能也逐渐增强。在超声辅助的基础上又进一步研究了二茂铁添加剂对镀层性能的影响。结果显示,二茂铁的加入使沉积电位负移,提高了电沉积过程的电流效率。复合镀层表面晶型呈六方晶体结构,表面更加光亮、致密,表面粗糙度也随之降低。通过电化学测试发现,超声功率为15 W的二茂铁复合镀层在天然海水环境和碱性溶液环境下有更好的耐蚀性能。使用纳米钒酸铋颗粒作为添加剂并在超声辅助的情况下制备了复合镀层,并对其性能进行探究。研究发现,钒酸铋的引入使得镀层的沉积电位正移。通过表征测试发现,钒酸铋颗粒成功复合在镀层表面,随着超声功率增大吸附量也增多。通过电化学测试发现,随着超声功率的增大,超声功率为15 W的复合镀层的耐蚀性能也逐渐增强。在全光条件下对复合镀层的杀菌性能进行检测,结果表明超声功率为45 W的复合镀层的杀菌性能最好。
【图文】：

照片,螺旋桨空泡,照片

严重的海洋生物污损问题。因此，我国的海洋装备，尤其是海洋船舶，正在遭受到严重的海水冲刷腐生物污损侵害，对于其防护技术的研究迫在眉睫。1 海水冲刷腐蚀船舶在海洋中航行会受到海水的冲刷，冲刷现象是海洋中的一种常见的现刷现象主要分为两种，一是海水自身运动产生的，其冲刷速度较低；二是由部作用力作用在海水上产生的，其冲刷速度相对较快，，其中最为典型也最为的就是由螺旋桨的旋转导致的冲刷现象。螺旋桨是整个船舶的动力系统，安装在船的尾部，工作环境非常恶劣[5]，桨在海水环境的服役过程中，由于物理、化学等因素会发生非常严重的腐常可分为空泡腐蚀和电化学腐蚀等，其中空泡腐蚀是船舶螺旋桨最为严重最为特殊的腐蚀形式之一。

过程图,空蚀,过程,云状

原理速旋转时会使其周围的水体流速加快，高速流动做相对运动，引起水体各部分压力变的不均匀，且该过程持续发生，气泡破灭时会破坏金属表面泡腐蚀[6]。空泡是一种常见的流体力学现象，常生波动的机器中[7-9]。根据空泡的形态特征可分泡 3 种[10]。桨叶表面的空蚀主要是由于云状空射作用导致，因此云状空泡是造成腐蚀的主要原发生过程如图 1.2[11,12]所示，金属表面先形成空表面，使金属暴露在腐蚀环境中，金属受到腐蚀形成空泡，金属的保护膜再一次受到破坏，该过。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X55

【参考文献】