浅析化学方式防腐在海洋调查中的作用

谷志珉++苏婕++曾现敏

摘 要：随着国防建设、工业生产、交通运输的发展，我国的采油平台、钢铁轮船、海洋设备日益增多，这些金属构件无时无刻不在遭受着海水的腐蚀。由于海水中含有溶解氧、有机物以及几乎全部的化学物，使得海水成为天然的电解质。在海水和空气的不断作用下，金属设备极容易发生破坏和变质，造成巨大的经济损失，所以说加快海洋防腐的研究，开发信的防腐材料和方法刻不容缓。

关键词：化学方式防腐 海洋调查 作用

中图分类号：Q938 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0010-01

海洋调查是人类了解、研究海洋最主要的方式。随着现代海洋调查的发展，海洋调查船所携带的测量仪器、导航设备、监视设备越来越精细化、尖端化，无论是调查船还是其附属设备对防腐都有较高的要求。而海洋防腐所使用的方法和材料大多和化学防腐有关，该文首先论述了化学防腐在海水中的防腐能力，接着分析了不同化学防腐方式的不同用途。

1 化学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：涂装、有机衬、包覆金属，如表1所示。

从根本上可归结为两种：化学防腐和物理防腐，所有涉及化学反应产生新物质的防腐都可称作化学防腐。有机衬的防腐功能是通过隔绝海水和空气实现的，是物理防腐；涂装因含有比铁更加活泼的金属锌，使得海水首先与锌发生化学反应形成锌的化合物，继而实现保护金属构件的目的，是化学防腐；包覆金属因钛、铬、镍比较稳定，与海洋环境中氯离子、氧的化学反应非常缓慢或形成一层致密的氧化膜阻碍进步一的化学反应，继而实现保护金属构件的目的，是化学防腐。相对于包覆金属，涂装的防腐能力更强。

2 不同化学防腐方式的不同用途

按方式，化学防腐分为光致阴极防腐和光阳极防腐。

2.1 光致阴极防腐

随着半导体光催化技术的发展，其在金属的光电化学防腐蚀上展现出越来越高的应用价值。尽管该领域已成为当今研究的热点之一，但还处于探索阶段，主要的研究对象是TiO2光催化剂，对金属的光致阴极防腐的争论还比较大。本节主要以TiO2光催化剂为切入点来论述光致阴极防腐。在20世纪90年代中期，Tsujikawa等[1]发现：在紫外光照下，TiO2涂层可阴极保护碳钢、不锈钢以及金属铜。经过相关学者的进一步研究，人们发现：在γ射线或紫外光的照射下，TiO2可对不锈钢进行光致阴极保护。Leng等[2]在研究TiO2光催化剂对机污染物的降解作用时，不经意发现镍表现出较强的惰性，不易被腐蚀。在20世纪末，Tsujikawa组建了研究组，对TiO2涂层光致阴极防腐的机理进行了系统的研究和阐述，且还发现其具有一定的自洁净功能，使得TiO2涂层不仅能保护304不锈钢免于被腐蚀，还能确保户外不锈钢材料的干净、清洁。而Choi等的研究则发现即使水中没有有机物，水的电离电子同样会继续腐蚀碳钢，对TiO2的光致阴极防腐的研究，使得他们认为催化剂阳极-金属阴极耦合可以远程光保护地下金属，但这种设想只停留在理论论述中，无法得到实验验证。在国内，对光致阴极防腐的研究的代表是沈嘉年，其主要的研究成果是：TiO2可经阳极氧化法制备；在无紫外光照时，TiO2-碳钢耦合体系能加速碳钢的腐蚀。总的来说，光致阴极防腐具有较大的局限性，可供选用的金属材料并不多，因这些材料必须满足腐蚀电流密度小、腐蚀电位正的要求。当前，对X70管线钢光阴极保护的研究较多，也展现出一定的效果，当其应用价值并没有充分挖掘，对条件的要求也较高。

2.2 光阳极防腐

由于具有较高的稳定性和效率，光阴极的防腐还比较依赖于TiO2。而在光阳极的防腐上，SnO2、ZnO和SrTiO3等宽禁带半导体的应用也取得了不错的成绩。从热力学角度分析，对腐蚀电位比较负金属的保护能借助于电位比较负的催化剂实现，这也是宽禁带半导体尤其是导带边缘得到大部分学者重视的原因之一。在Subasri等的研究中，SnO2和TiO2按1∶1制备的半导体SnO2-TiO2能显著提升光电转换效率，这是因为此时半导体不单具有光致储能效果，还具有较佳的光电流，这就是说对Cu的保护作用并不会随着光照停止而停止[3]，实验结果也证明了这一点，当光照停止时保护作用还能维持数小时。通过对TiO2-WO3复合半导体的研究，则进步一说明了由于光致储能效应半导体电极在光照停止后还具有一定的缓蚀作用，对于化学防腐意义重大。

3 结语

我国具有较长海岸线，无论是经济发展还是国防建设都要与海洋打交道，而海洋环境不同于陆地，其更加的复杂多变，对海洋设备的腐蚀也更加的剧烈。化学防腐是海洋防腐的重点之一，尽管我国相关的研究落后于发达国家，但相信随着我国海洋事业的发展，我国海洋防腐的能力一定会不断提高。

参考文献

[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