金屬材料電偶腐蝕及防護

近年來，人們對雙金屬材料電偶腐蝕行為大量研究，開發了相應電偶腐蝕研究方法和電偶腐蝕防護技術，以解決材料連接件的電偶腐蝕失效問題。

異種材料電偶腐蝕研究

國內外相關研究主要是針對實際服役過程中暴露出的電偶腐蝕問題，通過對不同金屬材料電偶腐蝕行為進行研究來判斷兩種材料能否接觸使用.并探討材料結構、表面處理工藝及外界因素條件等對電偶腐蝕程度的影響啊。在某些特殊復雜環境條件下，如油氣田高溫高酸腐蝕性環境中金屬材料電偶腐蝕、海洋干濕交替環境下多金屬體系電偶腐蝕問題，以及深海低溫低氧環境下負載壓力與溫度和溶解氧多重因素對金屬材料電偶腐蝕的綜合影響還有待深人研究和解決以期。

研究方法

研究和測試電偶腐蝕的方法很多，如傳統的浸泡實驗法(間浸實驗、全浸實驗)研究電偶材料的腐蝕行為網;采用電化學工作站測量偶對件的電偶電位和電偶電流并結合電化學阻抗諧技術、動電位極化技術研究電偶腐蝕的熱力學和動力學特性。采用浸泡試驗和電化學測試技術研究不同陰陽極面積比的1020碳鋼與304L不銹鋼電偶對在碗化物溶液中的腐蝕行為，發現碳鋼可作為陽極材料其表面形成的一層疏化膜保護碳鋼可減輕腐蝕;且碳鋼電偶腐蝕效應與陰陽極面積比星正相關，當陰陽極面積比增大到- -定范圍，電化學方法無法準確測量電偶腐蝕效應他。

近年來，一些新型研究方法如絲束電極技術(WBE),掃措振動參比電極(SVET).掃措開爾文探針技術(SKP)等徽區電化學測量技術被運用到電偶腐蝕實驗研究中凹。利用掃描開爾文探針技術測量AZ9ID鎂合金與不同偶對材料表面電位變化來研究鎂合金電偶對在鹽霧實驗中電偶腐蝕規律，結果發現電偶腐蝕區域主要集中AZ9ID鎂合金的一側，電偶腐蝕效應與偶對材料電位差成正比關系，材料表面腐蝕產物的積累覆蓋對基體材料腐蝕起到一定保護作用。相比于傳統電化學測試方法,微區電化學測量技術可以得到準確、詳細的局部區域電偶腐蝕情況，有利于從微觀層次了解電偶腐蝕機理。

采用有限元或邊界元分析等數值模報仿真技術，建立電偶腐蝕預測模型,分析金屬或合金材料間.接觸區域的電偶腐蝕行為14。采用電化學方法研究在1mol/L鹽酸溶液中碳鋼端板材料(20MnCrS.42CrMo4和32CrMoV13)與3種低合金鋼螺栓(M12.M16和M20)的電偶腐蝕行為,并對端板與螺栓構件接觸區的腐蝕參數進行數值模擬分析,可預測設備零部件使用壽命凹。通過研究大氣環境下空氣濕度、鹽負載量和陰陽極面積比對飛機構件的電偶腐蝕行為影響,利用物理場仿真軟件COMSOLMultiphysics對7050鋁合金和AcrMet100鋼偶對件進行腐蝕模擬，對偶對材料電偶腐蝕速率的變化進行評估明。與電化學實驗相比,采用數值模擬分析方法預測電偶腐蝕，可在理論上給予電偶腐蝕相關研究以指導作用,減少電偶腐蝕試驗成本和時間。

電偶腐蝕的防護

①正確選材。避免電位差大的金屬相接觸,控制陰陽極金屬材料面積比,適當減小陰極材料面積,避免“大陰極一小陽極”組合情況發生。

②對于某些連接部位不可避免要采用電位差異懸殊的異種金屬，電絕緣保護措施是防止電偶腐蝕的可靠方法之- - *。在陰陽極材料接觸部位添加絕緣隔離措施進行電絕緣處理來消除電子導電支路，使用絕緣墊片將兩極有效隔開或使用緩蝕劑增大腐蝕介質電阻。

③采用合適的表面處理技術對材料表面進行處理，覆蓋涂鍍層或將材料表面進行改性,減小異種材料電位差或增大兩者之間電阻值以隔斷離子通道。如對鈦合金表面進行離子鍍錯，對鋁合金表面進行陽極氧化或微弧氧化處理來降低電偶腐蝕效應。

④對某些不適于表面處理的連接結構(如螺栓緊固連接處)可使用密封料或塑料薄膜將偶對件材料進行完全包裹,讓工件與外界環境實現隔離,如將緊固件材料涂密封漆進行密封處理。

⑤根據電化學腐蝕原理，可利用電磁學等物理技術手段減緩金屬連接件電偶腐蝕行為。雖然目前關于磁場防護方面理論上還缺乏系統性認識，但電磁場作為一種新型防腐技術，有望保證調接件實現長期有效防護。

因內金屬材料的電偶腐蝕研究起步相對較晚，現階段防護技術和實驗設備條件等皆有限,對電偶腐蝕預防措施方面的標準和規范比較匱乏，導致有關電偶腐蝕的理論分析內容不夠完善、防腐形式比較單一。未來的研究發展應針對具體腐蝕實驗要求調整實驗方案，.進一步研究防護機理,對結構件材料采取一種或同時使用多種經濟有效的防腐技術手段進行系統性、全面性防護。