Page 42 - 腐蚀与防护2024年第十一期
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褚栋良, 等: 在含 U 模拟地下水溶液中 p H 对纯铁腐蚀行为和还原沉积 U 的影响
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验选取的 p H 范围( 5.2~9.2 ) 内, 在初始浸泡的72h 的模拟地下水中, 由于钝化膜的产生, 腐蚀产物生成
内 U 的含量都快速下降。这是因为加入的纯铁具 较少, U 还原沉积速率减缓。浸泡时间超过 72h
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后, 随着浸泡时间的延长, 溶液中 U 含量下降并逐
有较强的还原性。在 p H 为5.2的模拟地下水中, U
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质量浓度在72h内由10m gL 下降至2.1m gL ; 渐趋于稳定, 这与 U 还原沉积导致纯铁的活性表
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在 p H 为6.2的模拟地下水中, U 质量浓度在72h 面积减少有关。
内由10m gL下降至3.3m gL ; 在 p H 为7.2的模 2.4 腐蚀产物形貌和组成元素
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拟地下水中, U 质量浓度在 72h 内由 10m gL 下 图6为在不同 p H 的含 U 模拟地下水溶液中
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降至2.1m gL ; 在 p H 为8.2的模拟地下水中, U 质 浸泡336h后纯铁表面的腐蚀形貌。从图6中可以
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量浓度在72h内由10m gL 下降至5.2m gL ; 在 看出, 当 p H 为5.2时, 腐蚀产物呈现凸起的堆积状
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p H 为9.2的模拟地下水中, U 质量浓度在72h内 态; 当 p H 为7.2时, 龟裂状腐蚀产物覆盖纯铁的表
由10m gL下降至8.8m gL 。对比发现, 在 p H 为 面, 产物间较为疏松; 当 p H 为 9.2 时, 颗粒状和块
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5.2的模拟地下水中, U 含量下降最快, 在 p H 为9.2 状的腐蚀产物紧密附着在试样表面。通过对比不同
的模拟地下水中, U 含量下降最慢。结合电化学测 p H 条件下纯铁表面腐蚀形貌, 发现: 在 p H 为 5.2
试结果可知, 在 p H 为5.2的模拟地下水中, 纯铁腐 条件下纯铁的腐蚀程度最严重, 随着 p H 的增大, 腐
蚀速率最快, 相应生成的腐蚀产物最多, 更易吸附溶 蚀程度逐渐减缓; 在 p H 为9.2条件下, 腐蚀产物较
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液中 U , 因此还原沉积速率最快。在 p H 为 9.2 为致密, 对基体的保护作用较好, 故纯铁腐蚀最轻。
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图6 在不同 p H 的含 U 模拟地下水中浸泡336h后纯铁表面的腐蚀形貌
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Fi g .6 Corrosionmor p holo gy of p ureironsurfaceafterimmersioninsimulated g roundwatercontainin gU atdifferent p Hfor336h
以 p H 为7.2条件下的纯铁试样为例进行 EDS 数为23.41% , 此处的腐蚀产物主要为铁氧化物。
2.5 XPS谱
点分析和面分析, 结果如图 7 和表 4 所示。从图 7
可见, 经浸泡腐蚀试验后纯铁试样表面的主要元素 为进一步分析腐蚀产物的成分结构, 对极化后
为 Fe 、 O 、 U , 沉积的 U 在腐蚀层中呈现均匀分布。 的纯铁试样进行 Fe 、 O 、 U 等元素的 XPS精细谱扫
点1处主要为 Fe基体, Fe的质量分数为 89.07% , 描, 并用 XPSPEAK41软件拟合, 结果如图8所示。
点2 处 U 的质量分数为73.04% , Fe的质量分数为 从图8 ( a , c ) 中可见, 在 Fe2 p 芯能级谱线711.4eV
6.15% , 这说明溶液中的 U 发生还原沉积并以氧 和725eV 附近可观察到 Fe2 p 3 / 2 和 Fe2 p 1 / 2 的两
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化物的形式附着在试样表面。点3处 Fe的质量分 个峰, 并且在 720eV 附近也均有另外一个卫星峰
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数为66.48% , U 的质量分数为2.09% , O 的质量分 ( 弱峰), 这个卫星峰归属于 Fe 。 对于 Fe 2 p 2 / 3
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