海水中微生物膜下金属材料初期腐蚀行为

摘要

硫酸盐还原菌(SRB)是微生物腐蚀中最主要的微生物之一，SRB在金属表面附着、生长、新陈代谢及死亡等生命活动导致了金属表面状态、金属/海水界面结构及附近化学成分的改变，由此引起的材料的局部腐蚀，己有众多学者作过较深入的研究。但对微生物膜下金属材料腐蚀初期的微观行为研究还较少，对生物膜/金属界面腐蚀机制的研究还不透彻。随着海洋开发事业的蓬勃发展，微生物腐蚀日益受到关注，研究国产船用材料在海洋环境中的生物腐蚀具有十分重要的理论和现实意义。 本工作使用从青岛海域的海泥中富集培养出的SRB，研究了SRB的生长环境和生长曲线。利用原子力显微镜观察了微生物膜在固体表面的形成过程，同时通过原子力显微镜的力-距离曲线在微观尺度上测量了探针针尖与生物膜表面的粘附力，证明了微生物容易在固体表面通过相互之间的作用力形成微生物膜。 对SRB在Q235A钢、304SS和高锰铝青铜表面所形成的微生物膜和腐蚀产物膜进行了离线(SEM)的和原位(AFM)的监测。结果表明在最初的金属表面的生物膜形成过程中，金属本身的表面特征对生物膜的形成和发展起着关键的作用，形成的微生物膜的不同导致了不同的腐蚀过程。以不锈钢为研究电极，首次结合电化学原子力显微镜技术研究了阴极极化对微生物膜的影响。 利用X射线衍射仪及X衍射光电子能谱等方法，对金属材料在生物环境和非生物环境中腐蚀产物组成，以及生物膜中离子的迁移规律等进行了深入研究，探讨了不同的腐蚀产物对材料的腐蚀作用。 采用自腐蚀电位、极化曲线、电化学交流阻抗等方法，对Q235A钢、304SS和高锰铝青铜材料的腐蚀电化学行为进行了研究。结果表明：不同生长时期的SRB在材料表面形成的微生物膜、腐蚀产物膜和代谢产物所导致的腐蚀电化学特征不同。Q235A钢表面形成的疏松多孔的腐蚀产物膜产生的浓差电池和硫化物与基体形成的电偶腐蚀是Q235A钢点蚀形成的主要原因；微生物膜的附着降低了304SS的表面氧化物膜的稳定性，代谢产生的H2S使致钝电流密度和维钝电流密度增加，活化区变宽，钝化区变窄，导致钝化膜遭受破坏，加剧了其局部腐蚀；高锰铝青铜在SRB培养基溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流密度的变化都大于其在3.5﹪NaCl溶液中的变化，培养基溶液中代谢产物加剧了高锰铝青铜的选择性腐蚀。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性说明

第1章绪论

第2章硫酸盐还原菌的生理特性研究

第3章Q235A钢微生物膜及初期腐蚀行为研究

第4章304SS微生物膜及初期腐蚀行为研究

第5章高锰铝青铜微生物膜及初期腐蚀行为研究

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢