淺析化學(xué)方式防腐在海洋調(diào)查中的作用

谷志珉++蘇婕++曾現(xiàn)敏

摘 要：隨著國(guó)防建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，我國(guó)的采油平臺(tái)、鋼鐵輪船、海洋設(shè)備日益增多，這些金屬構(gòu)件無(wú)時(shí)無(wú)刻不在遭受著海水的腐蝕。由于海水中含有溶解氧、有機(jī)物以及幾乎全部的化學(xué)物，使得海水成為天然的電解質(zhì)。在海水和空氣的不斷作用下，金屬設(shè)備極容易發(fā)生破壞和變質(zhì)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以說(shuō)加快海洋防腐的研究，開(kāi)發(fā)信的防腐材料和方法刻不容緩。

關(guān)鍵詞：化學(xué)方式防腐 海洋調(diào)查 作用

中圖分類號(hào)：Q938 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0010-01

海洋調(diào)查是人類了解、研究海洋最主要的方式。隨著現(xiàn)代海洋調(diào)查的發(fā)展，海洋調(diào)查船所攜帶的測(cè)量?jī)x器、導(dǎo)航設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備越來(lái)越精細(xì)化、尖端化，無(wú)論是調(diào)查船還是其附屬設(shè)備對(duì)防腐都有較高的要求。而海洋防腐所使用的方法和材料大多和化學(xué)防腐有關(guān)，該文首先論述了化學(xué)防腐在海水中的防腐能力，接著分析了不同化學(xué)防腐方式的不同用途。

1 化學(xué)防腐在海水中的防腐能力

目前，海洋防腐的方法和材料有很多，具有代表性防腐方法有：涂裝、有機(jī)襯、包覆金屬，如表1所示。

從根本上可歸結(jié)為兩種：化學(xué)防腐和物理防腐，所有涉及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新物質(zhì)的防腐都可稱作化學(xué)防腐。有機(jī)襯的防腐功能是通過(guò)隔絕海水和空氣實(shí)現(xiàn)的，是物理防腐；涂裝因含有比鐵更加活潑的金屬鋅，使得海水首先與鋅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鋅的化合物，繼而實(shí)現(xiàn)保護(hù)金屬構(gòu)件的目的，是化學(xué)防腐；包覆金屬因鈦、鉻、鎳比較穩(wěn)定，與海洋環(huán)境中氯離子、氧的化學(xué)反應(yīng)非常緩慢或形成一層致密的氧化膜阻礙進(jìn)步一的化學(xué)反應(yīng)，繼而實(shí)現(xiàn)保護(hù)金屬構(gòu)件的目的，是化學(xué)防腐。相對(duì)于包覆金屬，涂裝的防腐能力更強(qiáng)。

2 不同化學(xué)防腐方式的不同用途

按方式，化學(xué)防腐分為光致陰極防腐和光陽(yáng)極防腐。

2.1 光致陰極防腐

隨著半導(dǎo)體光催化技術(shù)的發(fā)展，其在金屬的光電化學(xué)防腐蝕上展現(xiàn)出越來(lái)越高的應(yīng)用價(jià)值。盡管該領(lǐng)域已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一，但還處于探索階段，主要的研究對(duì)象是TiO2光催化劑，對(duì)金屬的光致陰極防腐的爭(zhēng)論還比較大。本節(jié)主要以TiO2光催化劑為切入點(diǎn)來(lái)論述光致陰極防腐。在20世紀(jì)90年代中期，Tsujikawa等[1]發(fā)現(xiàn)：在紫外光照下，TiO2涂層可陰極保護(hù)碳鋼、不銹鋼以及金屬銅。經(jīng)過(guò)相關(guān)學(xué)者的進(jìn)一步研究，人們發(fā)現(xiàn)：在γ射線或紫外光的照射下，TiO2可對(duì)不銹鋼進(jìn)行光致陰極保護(hù)。Leng等[2]在研究TiO2光催化劑對(duì)機(jī)污染物的降解作用時(shí)，不經(jīng)意發(fā)現(xiàn)鎳表現(xiàn)出較強(qiáng)的惰性，不易被腐蝕。在20世紀(jì)末，Tsujikawa組建了研究組，對(duì)TiO2涂層光致陰極防腐的機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和闡述，且還發(fā)現(xiàn)其具有一定的自潔凈功能，使得TiO2涂層不僅能保護(hù)304不銹鋼免于被腐蝕，還能確保戶外不銹鋼材料的干凈、清潔。而Choi等的研究則發(fā)現(xiàn)即使水中沒(méi)有有機(jī)物，水的電離電子同樣會(huì)繼續(xù)腐蝕碳鋼，對(duì)TiO2的光致陰極防腐的研究，使得他們認(rèn)為催化劑陽(yáng)極-金屬陰極耦合可以遠(yuǎn)程光保護(hù)地下金屬，但這種設(shè)想只停留在理論論述中，無(wú)法得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在國(guó)內(nèi)，對(duì)光致陰極防腐的研究的代表是沈嘉年，其主要的研究成果是：TiO2可經(jīng)陽(yáng)極氧化法制備；在無(wú)紫外光照時(shí)，TiO2-碳鋼耦合體系能加速碳鋼的腐蝕?？偟膩?lái)說(shuō)，光致陰極防腐具有較大的局限性，可供選用的金屬材料并不多，因這些材料必須滿足腐蝕電流密度小、腐蝕電位正的要求。當(dāng)前，對(duì)X70管線鋼光陰極保護(hù)的研究較多，也展現(xiàn)出一定的效果，當(dāng)其應(yīng)用價(jià)值并沒(méi)有充分挖掘，對(duì)條件的要求也較高。

2.2 光陽(yáng)極防腐

由于具有較高的穩(wěn)定性和效率，光陰極的防腐還比較依賴于TiO2。而在光陽(yáng)極的防腐上，SnO2、ZnO和SrTiO3等寬禁帶半導(dǎo)體的應(yīng)用也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。從熱力學(xué)角度分析，對(duì)腐蝕電位比較負(fù)金屬的保護(hù)能借助于電位比較負(fù)的催化劑實(shí)現(xiàn)，這也是寬禁帶半導(dǎo)體尤其是導(dǎo)帶邊緣得到大部分學(xué)者重視的原因之一。在Subasri等的研究中，SnO2和TiO2按1∶1制備的半導(dǎo)體SnO2-TiO2能顯著提升光電轉(zhuǎn)換效率，這是因?yàn)榇藭r(shí)半導(dǎo)體不單具有光致儲(chǔ)能效果，還具有較佳的光電流，這就是說(shuō)對(duì)Cu的保護(hù)作用并不會(huì)隨著光照停止而停止[3]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)，當(dāng)光照停止時(shí)保護(hù)作用還能維持?jǐn)?shù)小時(shí)。通過(guò)對(duì)TiO2-WO3復(fù)合半導(dǎo)體的研究，則進(jìn)步一說(shuō)明了由于光致儲(chǔ)能效應(yīng)半導(dǎo)體電極在光照停止后還具有一定的緩蝕作用，對(duì)于化學(xué)防腐意義重大。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)具有較長(zhǎng)海岸線，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是國(guó)防建設(shè)都要與海洋打交道，而海洋環(huán)境不同于陸地，其更加的復(fù)雜多變，對(duì)海洋設(shè)備的腐蝕也更加的劇烈。化學(xué)防腐是海洋防腐的重點(diǎn)之一，盡管我國(guó)相關(guān)的研究落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但相信隨著我國(guó)海洋事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)海洋防腐的能力一定會(huì)不斷提高。

參考文獻(xiàn)

[1] Yuan J，Tsujikawa S.Characterization of so1-gel derived TiO2 coating and their photoeffects on copper substrates[J].J.Electrochem..Soc，1995，142（10）：3444-3450.

[2] Leng WH，Liu H，Cheng S A，et al.Kinetics of photocatalytic degradation of aniline in water over TiO2 supported on porous nickel[J].J.Photochem.Photobiol A：Chem，2000，131（1）：125-132.

[3] Subasri R，Shimohara T.Investigation on SnO2-TiO2 composite photoelectrodes for corrosion protection[J].Electrochem，Com2mun.2003，5：897-902.endprint