IJC 国际期刊的腐蚀 1687 - 9333 1687 - 9325 Hindawi 10.1155 / 2017/5041347 5041347 研究文章 研究微生物腐蚀的性质2024 - t31铝合金在油水系统 http://orcid.org/0000 - 0001 - 6878 - 3652 崔 言喻 1 http://orcid.org/0000 - 0002 - 2354 - 1518 李 贾 1 丁 Qing-miao 1 Deflorian 弗拉维奥 机场的大学 中国民航大学 天津300300 中国 cauc.edu.cn 2017年 11 4 2017年 2017年 20. 01 2017年 19 02 2017年 13 03 2017年 11 4 2017年 2017年 版权©2017崔言喻et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

表面分析技术和化学技术手段(极化曲线和交流阻抗技术)应用于研究微生物的腐蚀特点2024 - t31 SRB铝合金的油水系统,和最终腐蚀机理进行了分析。结果表明,SRB加速腐蚀过程,造成不均匀斑表面的金属矩阵。被动和生物膜控制细菌的腐蚀金属衬底的油水系统。在浸泡的初始阶段,一个松散和不均匀表面形成生物膜基质加速腐蚀。在中期,生物膜的影响逐渐减弱而钝化膜的保护作用变得更加坚持地;腐蚀的速度慢了下来。在以后的时期,大型的局部腐蚀电池阴极/小阳极表面的衬底上形成加速腐蚀。

 1。介绍

与民航行业近年来的快速发展,飞机的可靠性和安全性的重视在飞机上乘客的生命和财产安全。的一个关键因素,影响飞机的可靠性和安全性是材料,而材料的耐腐蚀性能尤为重要。复杂环境如热、盐雾、温度变化,雨等等可能会导致凝结在飞机结构裂缝或低洼[ 1, 2),这类似于在水箱的积累。铝合金和高强度钢是微生物繁殖,导致严重的腐蚀 3- - - - - - 5主要原料的油箱。

飞机的实际运作情况是复杂的,如热、盐雾、霉菌、工业污染大气中,和雨(或雪、雾、霜、露、等等),以及机舱油水系统的污染;飞机上的腐蚀很容易发生在这样的“复杂的环境,”他们的操作飞机的巨大威胁。油箱主要由铝合金、高强度钢结构最容易腐蚀 1]。外部环境的变化,内部燃料和油水系统分开的天然油在存储过程中可能形成凝结在飞机结构的差距 1, 2]。冷凝是复杂的组件包含许多腐蚀性物质,如氯离子和各种重金属离子。长期积累的微生物繁殖,引起严重的腐蚀 3- - - - - - 5]。

2024 - t31铝合金被广泛用于制造飞机油箱、皮肤、骨骼、肋梁,翅膀,和其他重要的组件,因为它巨大的质量,如重量轻、低密度、耐压力高,优良的导热系数。一旦发生腐蚀由于积累的水箱,航空材料的结构可能会严重威胁飞行安全,甚至导致失败和灾难( 6, 7]。

在当前阶段,很少有研究微生物的影响油罐腐蚀的水系统。本文探讨了微生物的腐蚀特点2024 - t31 SRB铝合金的油水系统,这可能会提供一个理论依据的有效使用铝合金。

 2。实验方法 2.1。实验材料

2024 - t31铝合金选为样本,主要化学成分见表 1。我们用金属板的大小40×13×12毫米,面积是12厘米2。电化学测试样本是一个圆柱体直径5毫米,10毫米的高度。样本点与铜线焊接,与环氧树脂密封,留出0.2厘米2。在实验之前,样品是逐步与400 # -1000 #砂纸抛光,确保表面抛光。油和水与丙酮绝对乙醇,删除。最后,样本被吹干。

化学成分在2024 - t31铝合金。

化学成分 内容(质量%)
铜 3.8 - -4.9
如果 0.50
菲 0.50
锰 0.3 - -0.9
毫克 1.2 - -1.8
锌 0.25
Cr 0.10
“透明国际” 0.15
艾尔 保证金

硫酸盐还原菌(SRB)选为实验微生物菌株从海洋学研究所的提取。形成油水分层介质系统,介质系统由喷气燃料和水和SRB菌;媒介系统B由喷气燃料和水。

 2.2。实验内容

2024 - t31铝合金样品和工作电极浸在不同含水阶段1和2的测试系统,密封,放入30°C恒温生化培养箱。他们每个人有三个平行样品进行静态挂膜试验和电化学试验与文化时期的30 d。

年底静挂试验、腐蚀产品按照GB /冲洗掉t16545 - 1996,观察腐蚀形态与LEO1530VP扫描电子显微镜(SEM)。在100年至30000年期间电压的作用下,电子束通过枪是加速传播,通过电子光学系统,形成一个狭窄的电子束聚焦在样品,扫描样品扫描线圈的最后一个镜头,获取图像,并与EDS分析腐蚀产物。

CHI660D电化学工作站是用来测量三电极系统的铂金表辅助电极面积的1厘米2饱和甘汞参比电极(SCE),以及2024 - t31铝合金工作电极。电化学阻抗测试由局部腐蚀电位测量的频率范围0.01 Hz-106赫兹和5 mV的振幅,而在极化曲线测试中,潜在的扫描范围是−−1.2 v 0.4 v和扫描速度是0.1 mV / s。请注意,所有电化学测量在室温下进行。

 3所示。测试结果和讨论 3.1。腐蚀形态

图 1是2024年的腐蚀形态t31铝合金被浸泡在细菌和无菌试验系统30 d。作为显示在图 1,30 d后观察合金与低放大显微镜系统,有非均匀腐蚀和代谢产品表面积累。改变高放大倍数的显微镜(a2),它具有明显的坑有更深的颜色在中部地区。低放大显微镜观察合金在系统B 30 d后,有一个相对统一和浓密的灰色的电影,没有明显的腐蚀发生。切换到高放大倍数的显微镜(b2),统一的柱状晶体表面聚集。随着时间的延长,SRB的代谢活动,和其产品的积累,微生物菌落合金和媒介解决方案之间的吸收,加速腐蚀2024 - t31铝合金衬底。

2024 - t31腐蚀形态铝合金浸泡在不同实验系统30 d(1:低放大观察;2:高倍镜观察)。

 3.2。腐蚀产物EDX

图 22024 - t31 SEM和EDS光谱形态铝合金被浸泡在细菌和无菌试验系统30 d。图 2显示我们可以检测C、O、镁、铝、年代,Cl,系统和其他元素的合金在腐蚀产物S元素不存在已知系统b的文学,SRB会产生酸性代谢物的代谢,产生有机或无机硫化合物沉积在衬底的表面,削弱了钝化膜的保护作用,并加速腐蚀的衬底( 8]。这表明腐蚀产物S元素来自腐蚀反应SRB参与( 9- - - - - - 12]。

腐蚀产物的分析2024 - t31铝合金沉浸在不同的实验系统30 d。

结合数据 1和 2中,“2O3表面钝化膜可能生成系统b .铝将passivized形成氧化铝一旦遇到这是一个非常活性金属与氧气;这个灰色的密度和强劲的电影将在金属与外界完全隔绝,保护矩阵从腐蚀 13]。所有这些都是与实验结果一致。

 3.3。极化曲线不同的系统

图 3极化曲线的两个2024 - t31铝合金样品沉浸在不同时间测试系统A和B。表 2显示了电化学参数产生的极化曲线。

参数拟合磁化曲线部分2024 - t31铝镁合金。

的名字 一个 5 d 一个 10 d 一个 15 d 一个 25 d 一个 30. d b 5 d b 10 d b 15 d b 25 d b 30. d
β一个 18.85 6.96 14.49 7.52 5.60 7.95 6.66 6.13 7.39 4.56
βc 4.89 4.45 5.20 4.41 1.97 6.94 5.33 5.71 5.44 2.855

极化曲线2024 - t31铝合金沉浸在5 - 30 d和b实验系统。

从图可以看出 3和表 2的极化曲线移动的幅度2024 - t31铝合金在实验系统是大,腐蚀电位的变化在浸泡周期如下:- shift-positive shift-negative转变;腐蚀电流密度变化如下:increase-decrease-increase。系统B的极化腐蚀电位迅速向负方向移动在早期浸入式,然后转向正方向缓慢而腐蚀电流密度不断增加。这是因为铝是一种活性金属,可以与自由氧反应媒体解决方案,并在表面形成一层致密的钝化膜可以保护基体免受腐蚀 13- - - - - - 15]。在初始阶段的合金在实验系统中,国储局高增长活动足够的养分资源。大量代谢产物的表面上形成生物膜不均匀,有积极影响阴极去极化( 16- - - - - - 19]。此外,SRB是一种厌氧细菌导致衬底表面的氧浓度的降低,抑制钝化膜的形成( 20.),加速基体合金的腐蚀速率,并最终导致的消极转变腐蚀电位和腐蚀电流密度的增加;随着时间的延长,营养系统逐渐消耗,和国储局产生的胞外聚合物吸附在氧化钝化膜,提高钝化膜的保护作用,导致腐蚀电位和电流密度的减少的积极转变。浸,后期的测试系统正逐渐消耗营养物质;SRB进入下降期;大量的酸性有毒代谢物如年代和年代2不断聚集表面上,使它非常不均匀,形成局部腐蚀电池的阴极大/小阳极( 21),摧毁了钝化膜的保护作用[ 22),这增加了腐蚀的腐蚀电流密度和加速矩阵。

电极的极化表明的变化率电极电位和电流密度。如果电极极化的增加,电极反应的阻力减少,反应顺利进行,反之亦然( 23]。通过数据表 2,我们可以算出,阳极极化曲线的斜率大于系统的B, C和阴极极化曲线的斜率小于系统B .这表明,SRB的存在阻碍了2024 - t31铝镁合金阳极过程,促进了阴极去极化,加速阴极的反应。

 3.4。电化学阻抗谱在不同的系统

数据 5和 6交流阻抗谱的两个2024 - t31铝合金浸泡的实验系统为2 - 30 d和A和B与Zsimpwin软件拟合,即尼奎斯特图和波德图。图 7是等效电路模型配备Zsimpwin软件,在吗 R 年代 实验系统的阻力, R c t 是电荷转移的阻力, 问 d 双电层电容器, R f 和 问 f 是耐腐蚀和腐蚀产品电容形成的生物膜的作用,钝化膜在一起,然后呢 W 由于钝化膜是华宝阻抗。

从图可以看出 5,测试系统的奈奎斯特图2024 - t31铝镁合金的交替现象一个弧和两个弧的半径是降低随着时间的推移。波德图的相位角首先减少向高频移动,然后逐渐增加到低频移动;阻抗值显示略有降低频率的降低,然后增加最后呈现出递减的趋势,降低频率。这是由于生物膜之间的相互作用和钝化膜;早期浸入式SRB繁殖并形成生物膜表面的衬底;生物膜的腐蚀损害大于表面钝化膜的形成矩阵的阻抗和相位角减少,电容式电弧从一个半圆过渡到两个半圆形;底物的腐蚀速率增加( 24];沉浸在中期,生物膜的功能减弱;基体的腐蚀相对削弱和阻抗逐渐增加而逐渐死亡的微生物;后期的沉浸,酸性代谢物和大量的微生物产生的有毒物质沉积在衬底的表面,破坏钝化膜基质和增加了腐蚀速率。这个分析的结果是一致的极化曲线。

图 6表明,在系统B,随着浸泡时间的增加,有两个电容弧的奈奎斯特图2024 - t31铝合金浸初期;他们都是大电容的高频低频和小电容弧;弧半径很大。系统显著减少,华宝的电容电阻抗从5 d;你可以看到两个时间常数的波德图相角地图;相角走向低频率,然后逐渐增加,阻抗值逐渐接近某个值与浸泡时间的增加和减少的频率。这是由于衬底的表面钝化膜浸泡在媒介系统B;它有一个保护作用底物和弧的半径相对较大;华宝阻抗发生后第一个5 d;形状复杂,原始的阻抗值降低电化学控制腐蚀变成联合控制的电化学和扩散 22]。有坑发生在钝化膜随着时间的推移破坏钝化膜的作用,腐蚀衬底,减少阻抗。

比较奈奎斯特图 4与在图 5的阻抗2024 - t31铝合金110Ω·厘米以下−2在系统和200Ω·厘米−2800Ω·厘米−2在系统B,高于细菌含有介质的阻抗。它表明,SRB促进了2024 - t31铝镁合金的腐蚀矩阵。

2024 - t31铝合金是沉浸在一个测试系统2 - 30 d尼奎斯特图和波德的阴谋。

2024 - t31铝合金沉浸在b实验系统2 - 30 d的奈奎斯特图和波德图。

在a和b 2024 - t31铝合金实验系统的等效电路图。

的进化 R c t 2024 - t31铝合金在不同媒介系统。

图 6拟合等效电路模型和图吗 7显示了电荷转移电阻 R c t 。 R 年代 解决方案是介质系统的阻力, 问 d 双电层电容器, R f 和 问 f 是耐腐蚀产物和腐蚀产物形成的电容共同行动的生物膜和钝化膜,分别。 W 华宝阻抗由于钝化膜。从图可以看出 7,虽然 R c t 系统的A和B与浸泡时间的延长,将减少 R c t 媒体总是低于介质系统在同一时间。更大的 R c t 是,腐蚀速率越小( 12]。钝化膜的形成和溶解破坏引起的生物膜SRB的重要活动 25)加速腐蚀的反应过程。

图 8拟合的比较结果和测试结果;它表明,误差很小,所以我们采用了相当合理的等效电路。

比较拟合结果和测试结果。

 4所示。结论

(1)微生物SRB 2024 - t31参与,加快腐蚀铝合金矩阵;点状腐蚀发生后去除表面的腐蚀产物。

(2)2024 - t31腐蚀铝合金在细菌油水系统联合控制的钝化膜和生物膜。在浸泡初期,宽松不均匀表面形成生物膜基质隔离膜内的材料从外面,形成局部厌氧区表面的衬底,促进SRB的生长,加速基体的腐蚀;通过期中考试,生物膜的影响逐渐减弱而钝化膜的保护作用变得更加坚持地;腐蚀的速度减慢;局部腐蚀电池的阴极大/小阳极表面的衬底上形成后期加速腐蚀浸泡。

(3)微生物的存在抑制SRB的阳极过程2024 - t31铝合金和促进阴极去极化。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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