海洋微生物附着腐蚀铁铝金属间化合物的机制研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要海水中金属材料普遍受表面生物膜的腐蚀。因此，研究海洋材料表面微生物膜的形成规律、结构特点以及微生物膜与金属电化学之间的关系等，对于从材料微观结构上提高耐海水及海洋微生物腐蚀能力至关重要．F缸Al金属间化合物具有高硬度、高强度、低密度、强耐腐蚀性等独特的性能，作为海洋材料具有广泛的应用前景。但是，在海洋微生物环境下的腐蚀规律及机理至今没人涉及．本文将实海腐蚀、实验室培养基腐蚀以及模拟微生物膜腐蚀技术相结合，利用电化学、SEM、TEM等先进研究手段，对F啦l材料表面附着微生物膜的形成规律、微生物膜对金属电化学性质的影响进行了研究．将F酗l材料暴露在实

2、际海水和灭菌海水中进行比较，发现微生物的存在会阻止钝化膜形成，使真实海水环境中材料的腐蚀速率接近无菌海水中的2倍：Fe3．AI材料暴露在海水中大概10天开始出现腐蚀，至180天，发生SRB的显著影响，出现剥蚀现象；在灭菌海水中浸泡只出现黄色的疏松絮状锈层；在实验室微生物培养基介质中，考察了有微生物和无微生物两种情况下Fe，Al材料的开路电位、动电位极化曲线和交流阻抗谱等电化学特征，研究了在海洋微生物作用下Fe3．A1材料的腐蚀行为和腐蚀机制的变化。在浸泡初期，在有菌介质中的开路电位高于无菌介质，但是在短暂延滞期结束后电位快速负移；在有菌培养基中，随着浸泡时间的延长，SR

3、B的阴极极化作用和氧元素的扩散同时使Fe

4、M电极的阴极极化过程加快，电流密度增加，腐蚀电位严重负移；同时由于钝化膜孔蚀及破裂，使得阳极极化曲线出现明显电流峰；无菌环境的极化电流较小，腐蚀电位稍负，钝化区正移．通过模拟微生物膜方法研究了不同种菌类对Fe3JAl材料腐蚀的行为和机理。结果表明，没有微生物膜覆盖的金属表面遇到模拟海水后立即在表面进行具有钝态特征的成膜反应；而有模拟微生物膜的Fetal材料在浸泡初期，由于生物膜的不均匀性及透过机制使得钝化膜并不完整，Fc3A1材料处于钝化膜孔蚀诱导状态；Fe，Al电极在锰沉积菌环境中的腐蚀过程属于典型的氧扩散控制机制；在模拟醋酸

5、菌环境下，由于介质被酸化，矿通过膜扩散至电极表面，使Fe3舢电极的阴极极化反应变为析氢反应，同时处于钝化态的Fe3AI电极表面孔蚀击穿电位随氯离子浓度的增加及pH之降低而负移；模拟SRB通过把SO,2．还原成s2促进材料表山东大学硕士学位论文面的阴极极化过程，同时电极的腐蚀电位急剧下降，表面氧化膜在极化电压为-0．5V时破裂．另外，选用碳钢和304不锈钢进行对比实验。发现在有菌环境中，碳钢材料表面出现大量的腐蚀坑，且微生物的存在使氧的扩散速率降低，阳极过程加剧而阴极过程减弱。不锈钢材料表面并未出现明显锈蚀；微生物的存在使不锈钢电极的极化电流密度略有增加，阴极极化性质未发

6、生变化，阳极极化区的钝化电流密度始终保持稳定，未出现峰值。关键词：微生物膜，Fe3Al，海水，电化学Ⅱ山东大学硕士学位论文AbstractMIC(MicrobiologicallyInfluenceCorrosion)onmetalisofuniversalityintheseawater．Accordingly,studyingtheformationrules,structuralcharacteristicsofmicrobialfilmonthemrfa∞andthecorrelationbetweenthefilmandelectrochemicalbehav

7、iorofoceanicmaterialswillbeextremelyimportanttoilnprovcthecorrosionresistanceofoceanicmaterialstoseawaterandoceanicmicrobe．TheintermetalliccompoundsFe；越possessesexcellentperformanceofhi咖hardn嘲,hi班s岫glh，lowdeity柚dhi咖corrosionresistanceandc缸beappliedinseawaterforsurfaceprotection．However,f

8、ewliteraturescanbetracedOnthecorrosionrulesandmechanismofFesAlwiththead捌船∞cofmnemicrobe．Inthispaper,thecorrosionbehaviorofFe3A1inseawaterandinculturemediumandtheinfluenceofsimulatedmicrobialfilmadhering∞thesurfaceofFedAlWffL'einvestigatedbyElectrochemistry,SEM,TEMetc．Some