淺析化學方式防腐在海洋調查中的作用

谷志珉++蘇婕++曾現敏

摘 要：隨著國防建設、工業生產、交通運輸的發展，我國的采油平臺、鋼鐵輪船、海洋設備日益增多，這些金屬構件無時無刻不在遭受著海水的腐蝕。由于海水中含有溶解氧、有機物以及幾乎全部的化學物，使得海水成為天然的電解質。在海水和空氣的不斷作用下，金屬設備極容易發生破壞和變質，造成巨大的經濟損失，所以說加快海洋防腐的研究，開發信的防腐材料和方法刻不容緩。

關鍵詞：化學方式防腐 海洋調查 作用

中圖分類號：Q938 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0010-01

海洋調查是人類了解、研究海洋最主要的方式。隨著現代海洋調查的發展，海洋調查船所攜帶的測量儀器、導航設備、監視設備越來越精細化、尖端化，無論是調查船還是其附屬設備對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防腐有關，該文首先論述了化學防腐在海水中的防腐能力，接著分析了不同化學防腐方式的不同用途。

1 化學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、有機襯、包覆金屬，如表1所示。

從根本上可歸結為兩種：化學防腐和物理防腐，所有涉及化學反應產生新物質的防腐都可稱作化學防腐。有機襯的防腐功能是通過隔絕海水和空氣實現的，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生化學反應形成鋅的化合物，繼而實現保護金屬構件的目的，是化學防腐；包覆金屬因鈦、鉻、鎳比較穩定，與海洋環境中氯離子、氧的化學反應非常緩慢或形成一層致密的氧化膜阻礙進步一的化學反應，繼而實現保護金屬構件的目的，是化學防腐。相對于包覆金屬，涂裝的防腐能力更強。

2 不同化學防腐方式的不同用途

按方式，化學防腐分為光致陰極防腐和光陽極防腐。

2.1 光致陰極防腐

隨著半導體光催化技術的發展，其在金屬的光電化學防腐蝕上展現出越來越高的應用價值。盡管該領域已成為當今研究的熱點之一，但還處于探索階段，主要的研究對象是TiO2光催化劑，對金屬的光致陰極防腐的爭論還比較大。本節主要以TiO2光催化劑為切入點來論述光致陰極防腐。在20世紀90年代中期，Tsujikawa等[1]發現：在紫外光照下，TiO2涂層可陰極保護碳鋼、不銹鋼以及金屬銅。經過相關學者的進一步研究，人們發現：在γ射線或紫外光的照射下，TiO2可對不銹鋼進行光致陰極保護。Leng等[2]在研究TiO2光催化劑對機污染物的降解作用時，不經意發現鎳表現出較強的惰性，不易被腐蝕。在20世紀末，Tsujikawa組建了研究組，對TiO2涂層光致陰極防腐的機理進行了系統的研究和闡述，且還發現其具有一定的自潔凈功能，使得TiO2涂層不僅能保護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等的研究則發現即使水中沒有有機物，水的電離電子同樣會繼續腐蝕碳鋼，對TiO2的光致陰極防腐的研究，使得他們認為催化劑陽極-金屬陰極耦合可以遠程光保護地下金屬，但這種設想只停留在理論論述中，無法得到實驗驗證。在國內，對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可經陽極氧化法制備；在無紫外光照時，TiO2-碳鋼耦合體系能加速碳鋼的腐蝕。總的來說，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。當前，對X70管線鋼光陰極保護的研究較多，也展現出一定的效果，當其應用價值并沒有充分挖掘，對條件的要求也較高。

2.2 光陽極防腐

由于具有較高的穩定性和效率，光陰極的防腐還比較依賴于TiO2。而在光陽極的防腐上，SnO2、ZnO和SrTiO3等寬禁帶半導體的應用也取得了不錯的成績。從熱力學角度分析，對腐蝕電位比較負金屬的保護能借助于電位比較負的催化劑實現，這也是寬禁帶半導體尤其是導帶邊緣得到大部分學者重視的原因之一。在Subasri等的研究中，SnO2和TiO2按1∶1制備的半導體SnO2-TiO2能顯著提升光電轉換效率，這是因為此時半導體不單具有光致儲能效果，還具有較佳的光電流，這就是說對Cu的保護作用并不會隨著光照停止而停止[3]，實驗結果也證明了這一點，當光照停止時保護作用還能維持數小時。通過對TiO2-WO3復合半導體的研究，則進步一說明了由于光致儲能效應半導體電極在光照停止后還具有一定的緩蝕作用，對于化學防腐意義重大。

3 結語

我國具有較長海岸線，無論是經濟發展還是國防建設都要與海洋打交道，而海洋環境不同于陸地，其更加的復雜多變，對海洋設備的腐蝕也更加的劇烈。化學防腐是海洋防腐的重點之一，盡管我國相關的研究落后于發達國家，但相信隨著我國海洋事業的發展，我國海洋防腐的能力一定會不斷提高。

參考文獻

[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