纳米晶铜块体材料的本征电化学腐蚀行为研究.pdf

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1、⑧论文作者签名：獐丞函指导教师签名：经论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席．翟羞趔旌丝磁色亟委员1：爱缮撒磁丛盘圣委员2：礅钊旌撞毖丝么丕委员3：盖缢墼旌煎磁丝缒委员4：墨牵国刻数短．边丝么丕委员5：纽园丑副敦丝幽丝垃Int—rin—siCElectrochemicaICorrosionBehaviorofBulkNanocrystallineCopper⑧Author’Ssignature：Supervisor’ssignature：么左三么么EXtemmRev记、Ⅳers．—4盘_2幺』0么≠

2、j二么乒堕手—丝哗ExaminingCommitteeChairperson：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefenee：March2011浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。⋯一躲弘网⋯期：沙眸

3、岁川日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解迸婆盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：签字日期：占≥，／年导师签名：签字日期：≥。11年)月、)日向日互川琢加摘要近年来，纳米金属的腐蚀性能研究开始引起人们的注意。系统研究纳米金属材料的腐蚀行为及其机理，可为其安全使用奠定理论基础。铜是一种重要的结构

4、，功能性和装饰性材料，广泛应用于建筑、国防、电气、机械等领域。但铜在使用过程中易受cl-’s042。和N03-等阴离子的侵蚀而发生化学腐蚀，或在潮湿环境中发生电化学腐蚀。纳米晶铜因其纳米结构而具有巨大的潜在使用价值。本文采用溶液浸泡法、动电位极化曲线和电化学阻抗谱，结合场发射扫描电镜、x射线衍射和x射线能量色散谱等检测方法，开展惰性气体沉积．原位温压法制备的块体纳米晶铜在0．1mol／L(M)NaOH溶液和HN03溶液中的腐蚀行为研究，研究了晶粒尺寸、腐蚀溶液温度、样品制备过程中形成的微空隙等微缺陷以及苯并三唑(BTA)缓蚀剂对

5、纳米晶铜腐蚀行为的影响，并比较分析了纳米晶铜和粗晶铜在腐蚀机理与耐腐蚀性能的差异。研究结果表明：1．纳米晶铜在0．1MNaOH溶液中表现出具有双钝化特征的活化一钝化．过钝化行为，一次钝化膜为Cu20，在纳米晶铜表面上生成；二次钝化膜为竹叶状的CuO／Cu(OH)2复合膜，在Cu20表面生成。与粗晶铜相比，纳米晶铜的高晶界密度和高原子活性一方面促进了钝化膜的形成，同时也加速了钝化膜的溶解，降低了钝化膜的稳定性和保护性。2．NaOH溶液中的溶解氧促进了纳米晶铜的钝化过程，同时增强了钝化膜溶解的动力学过程，降低钝化膜的稳定性。在未脱氧

6、NaOH溶液中，晶粒尺寸的变化对块体铜材料的极化行为影响很小，不同晶粒尺寸的纳米晶铜(晶粒尺寸为48、68、92nm)-与粗晶铜的耐腐蚀性能相当，这主要是由于纳米晶铜独特的双钝化行为。在脱氧NaOH溶液中，纳米晶铜的耐腐蚀性能随着晶粒尺寸增大而降低。3．纳米晶铜在0．1MHN03溶液中表现出活化溶解的腐蚀行为。纳米晶铜由于较小的晶粒尺寸而提供较多的处于台阶位置的铜原子参与电化学反应。与粗晶铜不同，纳米晶铜在一些晶界位置的微孔隙和界面弱连接位置表现出严重的缝隙腐蚀。4．与粗晶铜相比，BTA对纳米晶铜有较高的缓蚀效率。在0．1MHN

7、03溶液中，随着BTA浓度的升高，纳米晶铜由于较小的晶粒尺寸而提供了大量的BTA吸附点，BTA对纳米晶铜的缓蚀效率不断增大。BTA在HN03溶液中形成了II【ads和[Cu-BTA】ads配合物膜，并主要以物理吸附作用吸附在纳米晶铜表面。5．在o．1MHN03溶液中，随着溶液温度的升高，粗晶铜的腐蚀速率不断加浙江大学硕十学位论文快，而纳米晶铜的腐蚀速率逐渐下降。温度升高降低了溶液中的溶解氧含量，极大地减弱了阴极反应过程。而在20mg／LBTA+O．1MHN03溶液中，温度升高，BTA的缓蚀效率逐渐下降。II【ads和[Cu．BT

8、A]u。配合物膜的稳定性随着温度的升高逐渐下降，降低了其保护性。关键词：纳米晶铜；块体；腐蚀行为；晶粒尺寸；缓蚀效率AbstractInrecentyears，thecorrosionperformanceofnanocrystallinefNC)metalsh