納米晶銅塊體材料的本征電化學(xué)腐蝕行為研究.pdf

1、近年來(lái),納米金屬的腐蝕性能研究開(kāi)始引起人們的注意。系統(tǒng)研究納米金屬材料的腐蝕行為及其機(jī)理,可為其安全使用奠定理論基礎(chǔ)。銅是一種重要的結(jié)構(gòu),功能性和裝飾性材料,廣泛應(yīng)用于建筑、國(guó)防、電氣、機(jī)械等領(lǐng)域。但銅在使用過(guò)程中易受Cl-、SO42-和NO3-等陰離子的侵蝕而發(fā)生化學(xué)腐蝕,或在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕。納米晶銅因其納米結(jié)構(gòu)而具有巨大的潛在使用價(jià)值。本文采用溶液浸泡法、動(dòng)電位極化曲線(xiàn)和電化學(xué)阻抗譜,結(jié)合場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、x射線(xiàn)衍射和x射線(xiàn)

2、能量色散譜等檢測(cè)方法,開(kāi)展惰性氣體沉積.原位溫壓法制備的塊體納米晶銅在0.1 mol/L(M)NaOH溶液和HNO3溶液中的腐蝕行為研究,研究了晶粒尺寸、腐蝕溶液溫度、樣品制備過(guò)程中形成的微空隙等微缺陷以及苯并三唑(BTA)緩蝕劑對(duì)納米晶銅腐蝕行為的影響,并比較分析了納米晶銅和粗晶銅在腐蝕機(jī)理與耐腐蝕性能的差異。研究結(jié)果表明:
　　 1.納米晶銅在0.1 M NaOH溶液中表現(xiàn)出具有雙鈍化特征的活化-鈍化-過(guò)鈍化行為,一次鈍化膜

3、為Cu2O,在納米晶銅表面上生成;二次鈍化膜為竹葉狀的CuO/Cu(OH)2復(fù)合膜,在Cu2O表面生成。與粗晶銅相比,納米晶銅的高晶界密度和高原子活性一方面促進(jìn)了鈍化膜的形成,同時(shí)也加速了鈍化膜的溶解,降低了鈍化膜的穩(wěn)定性和保護(hù)性。
　　 2.NaOH溶液中的溶解氧促進(jìn)了納米晶銅的鈍化過(guò)程,同時(shí)增強(qiáng)了鈍化膜溶解的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,降低鈍化膜的穩(wěn)定性。在未脫氧NaOH溶液中,晶粒尺寸的變化對(duì)塊體銅材料的極化行為影響很小,不同晶粒尺寸的納

4、米晶銅(晶粒尺寸為48、68、92 nm)與粗晶銅的耐腐蝕性能相當(dāng),這主要是由于納米晶銅獨(dú)特的雙鈍化行為。在脫氧NaOH溶液中,納米晶銅的耐腐蝕性能隨著晶粒尺寸增大而降低。
　　 3.納米晶銅在0.1 MHNO3溶液中表現(xiàn)出活化溶解的腐蝕行為。納米晶銅由于較小的晶粒尺寸而提供較多的處于臺(tái)階位置的銅原子參與電化學(xué)反應(yīng)。與粗晶銅不同,納米晶銅在一些晶界位置的微孔隙和界面弱連接位置表現(xiàn)出嚴(yán)重的縫隙腐蝕。
　　 4.與粗晶銅相比

5、,BTA對(duì)納米晶銅有較高的緩蝕效率。在0.1 MHNO3溶液中,隨著B(niǎo)TA濃度的升高,納米晶銅由于較小的晶粒尺寸而提供了大量的BTA吸附點(diǎn),BTA對(duì)納米晶銅的緩蝕效率不斷增大。BTA在HNO3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納米晶銅表面。
　　 5.在0.1 MHNO3溶液中,隨著溶液溫度的升高,粗晶銅的腐蝕速率不斷加快,而納米晶銅的腐蝕速率逐漸下降。溫度升高降低了溶液中的溶解氧