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1、·38·材料开发与应用2006年4月文章编号:100321545(2006)0220038206生物膜对金属材料腐蚀性能影响的研究进展(下)付玉彬(洛阳船舶材料研究所,河南洛阳471039)摘要:综述了生物膜对金属材料腐蚀行为的影响,内容包括:海洋极端微生物相关的腐蚀,微生物对航空、航天某些系统的影响以及研究微生物腐蚀所采用的方法等。关键词:微生物腐蚀;生物膜;金属材料中图分类号:TG172.7文献标识码:B嗜热细菌在自然界普遍存在,尤其是供热及热交1海洋极端微生物及其相关的腐蚀换系统,所以研究嗜热菌对材料腐蚀的
2、影响具有重要的意义。自然环境中存在着大量极端微生物,如嗜热氧化亚铜防污漆利用氧化亚铜的缓慢渗出以细菌、耐碱细菌、耐冷、耐压细菌和毒性环境下的达到抑制污损生物的目的,因此浸水氧化亚铜防抗毒细菌等。它们生活在与普通细菌和微生物不污漆表面含有大量有毒铜离子。然而,浸海几天同的环境中,具有不同的生理生化特性和特定的后防污漆表面很快就形成一层胶状的细菌粘膜。酶调节体系。为了得到极端微生物特定的功能基表面细菌分析表明,粘膜含有气单孢菌属、假单孢因和活性酶以服务于医药、农业、生物技术等领菌属、发光杆菌属等,这些都是极端条件下的
3、抗毒[31]域,人们开展了大量的极端微生物研究。然而极细菌。Wagner利用氧化亚铜防污漆表面细菌端微生物与腐蚀也有密切的关系,对此人们研究(一种海洋螺菌)研究其对铜合金腐蚀的影响,发的不多。现该菌胞外产物具有极强的络合能力,并能引起铜及铜合金普遍用在冷却器和热交换器的管铜合金的腐蚀,与对比样品比较发现,在无菌条件道系统,铜合金具有良好的耐大型生物污损的能下,体系中铜离子浓度高于有菌条件下铜离子浓力,但是对微生物腐蚀非常敏感。特别是热交换度40倍。因此耐铜细菌极有可能通过其胞外产器,工况条件比较恶劣,经受循环水高
4、温过程,此物结合涂料中释放出的铜离子,而获得生存。时在管道系统内存在一些嗜热微生物,能引起铜Dempsey研究并比较了氧化亚铜防污漆和三苯基[32]合金的相关腐蚀。Little等研究了一株能快速繁锡防污漆表面海洋细菌的存在形态,尽管三苯殖的专性嗜热菌对黄铜焊接头腐蚀失效的影基锡和氧化亚铜都具有很强的毒性,尤其是三苯[30]响。该菌株的最适生长温度为60～70℃,在基锡毒性极强,亿分之一的浓度也能引起中毒,但低于50℃条件下,完全无活性。在腐蚀试验培养它们表面的附着生物几乎完全由细菌组成,附着基里,电极工作6h,表
5、面已被微生物菌丝所覆盖,细菌能分泌片状和线状的胞外粘结物。另外环境62附着细菌数量多达2×10cell/cm。对比研究表中有毒离子的存在可能对胞外粘结物的产生具有明,该菌株可在失效部位产生酸性代谢物(异丁酸诱导作用,大量胞外粘结物一方面可促使细菌的和异戊酸),并可引起充气浓差电池,导致明显的附着,另一方面又可结合有毒离子,有利于附着细腐蚀电流。因此,尽管在材料表面可形成钝化膜,菌的生存。但由于酸性物质使钝化膜遭到破坏而引起腐蚀。近年来,大量深海设备投入使用,然而,深海收稿日期:2005208202第21卷第2期付
6、玉彬:生物膜对金属材料腐蚀性能影响的研究进展(下)·39·[34]极端条件下生物因素对材料及设备的影响还未引学性质和表面的涂层情况。许多研究者认为起人们的重视,建议人们开展该领域的研究以促海水中微生物对这两种因素都有影响。进海洋开发的深入。3.1生物膜对阴极保护的影响第一种效应是生物膜对裸露金属表面电化学性质的影响,这直接影响到实际应用电流的量。2生物膜与无机钝化层的相互影响众所周知,生物膜能提高钝化金属表面的阴极反应,提高局部电池的开路电位,并使阴极极化曲线海水中存在有钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)向更
7、高的电势和电流方向移动。由此对阴极保护等阳离子和碳酸根离子(CO2-)、硫酸根离子系统产生的结果是,提高使金属极化到保护电势3(SO2-)、氢氧根离子(OH-)等阴离子。局部微所需要的电流密度,增加了经济消耗。4第二种效应是生物膜对阴极保护表面的钙质环境改变如pH值改变,会引起诸如碳酸钙、氢氧沉积的影响。由于阴极保护系统在金属表面产生化镁等不同的无机沉积;腐蚀产物也能相互作用高的pH值,有利于形成无机钙质沉积物,这层沉形成不溶性固体,如铁的氢氧化物;微生物代谢产积物能提高电流效率,提高牺牲阳极寿命,起钝化物与腐蚀
8、产物相互作用,形成沉积于基体表面的作用,微生物附着与无机沉积物同时形成。初步无机沉积层,与生物膜一起对金属材料的腐蚀产研究表明,在阴极保护条件下,在预先存在的生物生影响。膜上形成的无机沉积物,比无生物膜时形成的更无机沉积层影响着微生物膜中菌群的种类分均匀,而且阴极保护系统不影响海洋微生物的附布、附着速率以及生物膜与基体的粘接力等生物、着。Dexter探究表明,不锈钢表面形
