基本信息
- 项目名称：
- 镍基合金镀层在抚顺望花重工业区城市降水中的腐蚀行为
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为研究镍基合金镀层在大气污染严重的抚顺望花区冬季降水中的腐蚀行为，本论文采用电沉积技术制备了Ni-P、Ni-Fe合金镀层，对其结构与耐蚀性能进行检测。研究获得以下结论：不同镍基合金镀层在雪水中耐蚀性能不同，其中Ni-Fe合金镀层耐蚀性较好，比20号钢在雪水介质中的耐蚀性能提高了48.34%；而Ni-P合金镀层表面形成氧化膜的速率较缓慢，阻抗值较低，不适合在抚顺市的室外装饰与防护中应用。
- 详细介绍：
- 北方老工业城市抚顺冬季取暖期长，工业大气污染较严重，空气中各种污染物随降水（雪）附着在建（构）筑物表面，特别是在一些装饰性镀层材料表面形成腐蚀环境，造成不同程度的腐蚀，破坏装饰效果。撰写本论文的目的：通过研究常用的镍基合金镀层在大气污染较严重的北方老工业城市抚顺望花区降水（雪水）中的腐蚀行为，评价镍基合金镀层在该大气环境中的装饰与防护性能的优劣，为抚顺地区装饰性选材提供科学的参考。 本研究的基本思路： （1）收集北方老工业城市-抚顺市空气污染较严重的望花重工业区冬季雪水，对其主要成分进行调查研究。 （2）改变调整镀液成分配比和工艺参数，分别制备常用的装饰性镍基合金镀层材料，主要包括Ni-P和Ni-Fe合金。 （3）采用电化学分析技术，以自制的镍基合金镀层和常用的20号钢为研究对象，对比研究不同级别防护材料在雪水介质中表面腐蚀产物膜的形成特点、膜的性质及材料的腐蚀速率，获得镍基合金镀层在雪水中的腐蚀行为。 （4）对数据进行分析，完成镍基合金镀层在望花重工业区大气环境中的适应性评价。
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撰写目的和基本思路
- 通过研究常用镍基合金镀层在大气污染较严重的抚顺望花区降水（雪水）中的腐蚀行为，评价镍基合金镀层在该大气环境中的装饰与防护性能的优劣，为抚顺地区装饰性选材提供科学的参考。基本思路：收集抚顺望花重工业区冬季雪水；制备常用的装饰性Ni-P和Ni-Fe合金镀层；采用电化学分析技术，对比研究不同防护材料在雪水介质中的腐蚀行为；对数据进行分析，完成镍基合金镀层在望花重工业区大气环境中的适应性评价。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究着眼于东北老工业城市突显的大气污染问题，以常用的镍基合金镀层在该大气环境中的适应性为研究主线，以抚顺市大气污染较严重的望花区冬季雪水为腐蚀介质，采用先进的电化学分析技术，以科学的实验数据来研究镍基合金镀层在雪水中的腐蚀行为。独特之处：首次以城市降水（雪水）为腐蚀介质进行研究；首次以材料在城市降水中的腐蚀行为来评价镀层材料在该城市大气环境中的适应性。目前国内外尚无该研究领域的相关报道。
应用价值和现实意义
- 本研究以东北老工业城市现实存在的大气污染问题为研究背景，以装饰性镀层材料在城市降水中腐蚀行为评价该材料在污染大气中的适应性。本研究结果可完善工业城市大气腐蚀数据库，也是研究材料环境适应性的新途径。一方面可为指导装饰性选材、开发新的装饰型材料等提供有力参考，避免不必要的经济投入；也在一定程度上警示东北老工业城市大气环境污染的治理，促进社会健康、可持续发展，具有深远的社会意义和现实意义。
学术论文摘要
- 为研究镍基合金镀层在大气污染严重的抚顺望花区冬季降水中的腐蚀行为，本论文采用电沉积技术制备了Ni-P、Ni-Fe合金镀层，对其结构与耐蚀性能进行检测。研究获得以下结论：不同镍基合金镀层在雪水中耐蚀性能不同，其中Ni-Fe合金镀层由于Fe掺杂增加了镍基合金与氧的亲和力，可以快速在Ni-Fe合金镀层微孔内表面形成一层连续的氧化膜，对基体起到很好的防护作用，电位最正，自腐蚀电流密度值最小，耐蚀性较好，比20号钢在雪水介质中的耐蚀性能提高了48.34%；而Ni-P合金镀层表面形成氧化膜的速率较缓慢，阻抗值较低，不适合在抚顺市的室外装饰与防护中应用。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]史艳华,Fe2+浓度对20号钢表面电镀Fe-Ni合金镀层的影响.北京科技大学学报,2011,33(3):313-317 [2]史艳华,陈吉.三价铬硫酸盐体系电镀Fi-Ni-Cr合金镀层的耐蚀性研究.腐蚀科学与防护技术,2011,23(2):163-167 [3]梁平,张云霞,史艳华.脉冲电沉积纳米镍基合金镀层的研究现状.腐蚀科学与防护技术,2011,23(2):196-200
同类课题研究水平概述
- 人类社会的进步在很大程度上是以牺牲环境为代价的。据统计，全球每年排放进大气的二氧化硫约1亿吨，二氧化氮的5000万吨，大气中的二氧化硫、三氧化硫和氮氧化物可在大气中形成硫酸和硝酸，连同空气中粉尘及其它污染物随降水（雪）落到地面形成酸雨，一般把pH值小于5.6的降水称为酸雨。酸雨附着在建（构）筑物表面，其危害主要体现在腐蚀金属材料、有机材料和混凝土材料，使得城市公共设施损毁，周期缩短，特别是在一些装饰防护性镀层材料表面形成腐蚀环境发生腐蚀，破坏装饰和防护效果，严重影响城市的形象。 抚顺市位于国务院划定的“酸雨和二氧化硫污染控制区”内，是以煤、油、电、铝、钢等行业为主的综合性重工业城市，工业大气污染严重，酸雨时有发生。研究表明：抚顺的酸雨主要出现在10月和12月，降水污染主要受局地影响；抚顺望花区大气中含有大量SO42-、NO3-，增加降水的酸性，最小pH值可达4.77，其中SO42-浓度大于NO3-浓度，对酸雨贡献更大。在这所重工业城市，大气污染对各种环境材料的使用性提出更高的要求。 镍基合金（如Ni-P、Ni-Cu、Ni-Fe、Ni-Fe-Cr等）是常用的耐蚀性、装饰性较好的镀层材料之一，特别是Ni-P和Ni-Fe合金镀层，其光亮度与整平性可以与任何光亮镍媲美，在室外被广泛应用于车毂、摩托车保险杠、灯饰、牌匾、五金件等。有研究表明：Ni-Fe合金镀层在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀速率为0.21 mg/(dm2.h)，较在5%的H2SO4溶液中的腐蚀速率小，即：在3.5%的NaCl溶液中有较好的耐蚀性。但这些理想介质体系的研究结果对于镍基合金镀层在大气污染较严重的抚顺望花重工业区的应用，参考意义并不大。 目前，关于镍基合金镀层材料在城市降水中腐蚀行为的研究，还未见相关报道。本研究以自制的Ni-Fe和Ni-P合金镀层及常用的构筑物用钢20号钢为研究对象，收集了抚顺望花区12月份降雪量约为300mm的雪水为腐蚀介质，进行电化学阻抗谱和极化曲线测试，对比研究镍基合金镀层在该介质中的腐蚀行为，以期获得较好的结论，为镍基合金在抚顺市的合理应用提供有益参考。
