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 腐蚀与防护技术

腐蚀与防护团队简介

腐蚀与防护实验室成立于20057月,在随后成长的岁月里一直受到中国腐蚀与防护学会王福会理事长和李晓刚秘书长的关心。至今,实验室已走过了十个年头,形成了一定的研究方向和特色,成为船海领域培养腐蚀与防护人才的一个重要基地。下面对实验室的研究方向和成果进行简单介绍:

1)金属表面工程技术处理对材料腐蚀行为的影响:该研究方向设想制备出同时具备两种结构的高耐蚀性的纳米孪晶材料。通过动电位极化曲线、交流阻抗、电化学噪声等电化学测试技术对其腐蚀行为进行研究,发现纳米孪晶化显著提高了纯铝、镍的耐腐蚀性能。镁合金防护涂层的防腐蚀效果至今依旧差强人意。百人计划工作期间,重点研究了磷酸盐化学转化膜、导电-耐蚀功能性转化膜的工艺设计理论,在此基础上开发了镁合金新型防护涂层,并将这些表面处理技术在工程中成功应用。

在通讯及3C电子工业中,在一些场合迫切需要镁合金表面转化膜兼具较高的耐蚀性和良好的导电性,而这似乎是一对相互矛盾的性能指标,我们突破了这一难题,提出了全新的工艺设计理论,制备的转化膜膜厚300nm左右,膜层接触电阻<10 mΩ,盐雾寿命达到48小时,完全满足通讯器材用镁合金的技术要求,并开展了初步规模的中试生产,取得了非常好的效果。

同时还开展了镁合金、铝合金等阀金属的表面微弧氧化的基础应用研究。

微弧氧化技术处理的铝合金船舶零部件图

相关研究结果已在知名专业SCI专业期刊Journal of The Electrochemical SocietyElectrochimica ActaCorrosion ScienceScripta Materialia上连续发表,相关技术已获得授权发明专利3项。

2)海洋环境对常用海洋结构钢腐蚀行为的影响:该研究方向主要针对船舶、深潜器材料及海洋工程材料等在海洋大气和深海条件下的腐蚀与防护展开较为深入的研究。该研究方向能够和哈尔滨工程大学的“三海一核”优势学科进行交叉,为“三海一核”工程技术的应用提供材料方面的理论支持。

目前,实验室较为系统地开展了钝性材料(纯镍、316L)、活性溶解材料(Ni-Cr-Mo-V高强钢及其焊缝)的深海环境下的腐蚀行为,提出了深海腐蚀是“正弹性应力作用下的电化学腐蚀过程”的观点。该观点受到意大利国家科学委员会海洋科学研究所的E. Canepa教授及俄罗斯圣彼得堡大学的G. Pronina教授等国际同行的关注。

另外,运用此方向上的钢铁腐蚀过程的渗氢研究成果,已成功为企业解决了大型采煤支架实心活柱镀层氢鼓泡的问题。目前,在该方向的研究结果已分别在Corrosion ScienceMaterials and Corrosion, Electrochimica Acta上发表,获得国家授权发明专利1项。


大型采煤支架实心活柱镀层的氢鼓泡图

3)海洋工程结构阴极保护和海水管路系统冲刷腐蚀仿真计算与优化设计:

    针对海洋工程结构腐蚀评估需求,基于多物理场耦合大型评估仿真平台,开展多因素耦合条件下海洋工程结构腐蚀仿真评估模型和方法研究,建立水下部位和典型海水管路的腐蚀仿真模型。通过开展腐蚀仿真和验证试验,对评估模型的精度进行验证,对评估输入条件和模型进行完善和优化。在此技术上,计算多因素耦合作用条件下水下海洋工程结构和海水管路的综合腐蚀速率,并对设计方案中采用的防腐措施的预期防护效果进行评价,从而实现对防腐蚀设计方案的评估,并找出技术设计阶段腐蚀防护方案存在的薄弱环节,提出改进和优化建议。将海洋工程及管路腐蚀破坏的隐患消灭在设计制造阶段,从而为它们的延寿做出贡献。

4)海洋重防腐自修复涂料的研发。实验室在该方向已经开展了近6年的研究工作,相关工作已陆续在国际知名专业期刊Corrosion Science, Corrosion等上发表。



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