微生物抑制5754铝合金的海水腐蚀行为

发布时间：2020-12-21 03:36

　　采用失重法分析5754铝合金在含海洋常见微生物枯草芽孢杆菌（B.subtilis）的海水中的腐蚀行为,利用SEM和白光干涉仪分别观察了表面腐蚀产物形貌及腐蚀轮廓,并用EDS和XRD分析了表面腐蚀产物成分,最后利用EIS研究该铝合金的腐蚀机理。结果表明,浸泡在含有微生物B.subtilis的海水环境中,铝合金腐蚀速率为12.5 mg/（dm²·d）,仅为浸泡在不含有微生物海水环境中铝合金腐蚀速率的1/6。浸泡在含有B.subtilis的海水环境中,铝合金表面逐渐形成一层以CaMg（CO₃）₂为主要成分的矿化物质膜,微生物B.subtilis的存在促进了生物矿化膜的形成,阻碍了海水对铝合金的侵蚀,从而抑制了铝合金在海水环境中的点蚀。 

【文章来源】：金属学报. 2020年12期 北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

5754铝合金在不同溶液中浸泡前后的表面形貌及成分分析

5754铝合金在2种不同海水中浸泡15 d后去掉表面腐蚀产物膜，表面的腐蚀形貌轮廓如图3所示。从图中可以看出，浸泡在灭菌海水中的铝合金表面点蚀严重，点蚀坑数量较多，对点蚀坑的深度和尺寸进行统计分析，发现浸泡在灭菌海水中的铝合金表面点蚀坑平均深度为7.3μm，平均直径为25.3μm，点蚀坑深度最大达到8.5μm。而浸泡在含微生物B.subtilis的海水中，铝合金表面几乎没有发现点蚀现象，经统计表明，铝合金表面点蚀坑的最大深度为3.4μm，远小于浸泡在灭菌海水中铝合金表面的最大点蚀坑深度(8.5μm)。通过对比发现，微生物B.subtilis的存在，可以抑制铝合金在海水中的点蚀，主要原因是海水中含有大量的Ca2+和Mg2+，微生物新陈代谢产生的胞外聚合物会络合海水中的Ca2+和Mg2+等金属离子，并最终形成由有机物和无机物共同组成的生物矿化膜[20～22]。铝合金浸泡后的表面形貌及膜层组成分析结果也证实了该结论，均匀致密的膜层阻碍了基体材料与腐蚀介质(尤其是Cl-)之间的物质交换，同时矿化膜的形成降低了O2的交换频率，对腐蚀的发生存在抑制作用，尤其抑制了铝合金的点蚀行为。2.5 电化学结果

采用电化学工作站测试的5754铝合金在2种溶液中浸泡不同时间的EIS分别如图4和5所示。从Nyquist图(图4a)可以看出，在无菌条件下，阻抗弧半径随着浸泡时间的延长逐渐减小，说明此时间段试样的阻抗越来越小，耐蚀性逐渐降低，试样的腐蚀速率不断增加，主要是因为随着浸泡时间的增加，由于Cl-的存在，加速了阳极溶解过程[27]，而且5754铝合金中含有合金元素，导致第二相的存在，在Cl-的侵蚀下[6]，铝合金试样表面的点蚀越来越严重[28]，腐蚀产物堆积在金属基体表面，影响了阴极和阳极之间的物质交换，造成腐蚀速率不断上升。Bode图(图4b)中低频区对应的阻抗的对数也出现了逐渐降低的趋势，说明腐蚀速率不断增加，与Nyquist图的结果一致。图4 5754铝合金在不含微生物B.subtilis的海水中浸泡不同时间的EIS


本文编号：2929111