海洋环境中，高湿度、高盐度等复杂的腐蚀环境，导致海洋服役材料更容易发生腐蚀，且腐蚀程度往往较其他环境更为严重。置于这种环境下的材料主要受到海水腐蚀、微生物腐蚀、大气腐蚀以及二氧化碳腐蚀[1]。其中，海水腐蚀主要是金属与海水中的离子发生各种电化学反应，从而导致腐蚀的现象；微生物腐蚀[2]主要是由海水中各种细菌以及其他海洋生物附着在材料表面，然后通过微生物的代谢产物所引起腐蚀的现象；大气腐蚀[3]环境复杂，主要是高湿热、高氯离子浓度导致的严重腐蚀现象；二氧化碳腐蚀[4]是由于二氧化碳能溶解在海水中生成碳酸，引起pH的变化，从而使金属发生腐蚀的现象。在海洋环境下主要发生的腐蚀类型可以分为点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀以及晶间腐蚀，其中点蚀是最常见的腐蚀类型[5]。铜镍合金在海洋环境中的腐蚀机制往往是多因素协同作用的结果，因此其腐蚀类型通常也可能是多种类型的综合。为了达到有效防腐的目的，需要根据不同的腐蚀机理，采取不同的措施来控制腐蚀的发生和发展。
 

随着我国对发展海洋战略资源的日益重视，对海洋船舶耐腐蚀性的要求也越来越高。在海洋耐腐蚀方面，铜镍合金起着越来越重要的作用。这是由于铜镍合金具有较好的可塑性、焊接性以及韧性，而且最重要的是在其较好的耐腐蚀性的基础上，还具有耐海生物污损的特性，因此，铜镍合金在海洋船舶、海上油井平台、海上设施上得到广泛的应用[6]。


铜镍合金的种类多、使用范围广，目前在海洋环境下应用最为广泛的铜镍合金为B10(C70600）和B30(C71500）合金[7]。本文主要讨论的是这两种铜镍合金。两种常用铜镍合金的基本化学成分见表1。



表1两种铜镍合金的基本化学成分（质量分数）[8-9]


由于铜材料自身具有耐海洋微生物污损的特性，其优异的耐海洋生物附着和腐蚀的抗菌性已获得研究证实[10-11]，使得铜镍合金在海洋工程上得以广泛应用。铜镍合金对不同的菌种抗菌性不同，所以，不同菌落吸附在铜镍合金表面发生的腐蚀情况不同。San等[12]研究了嗜水气单胞菌和DA菌（这两种菌在海洋水管中较普遍存在）对铜镍合金涂层的腐蚀失效，研究结果表明，这两种菌的附着会引起铜镍合金表面不均匀，且铜镍合金表面上的细菌附着层以及EPS中的代谢产物和可能存在的酸性基团会通过降低界面pH来增加铜镍合金的腐蚀，引起缝隙腐蚀。相比于嗜水气单胞菌和DA菌，铜镍合金对SRB菌具有更大的敏感性，且更容易发生腐蚀。铜镍合金在没有SRB菌的海水中表现出优异的耐腐蚀性[13]。


研究表明，铜镍合金之所以具有良好的抗菌性是因为合金表面生成了一层Cu富集的薄膜，薄膜中含有的铜盐和氧化亚铜对抗菌性起着重要的作用[14]。所以，有研究者对于铜镍合金的抗菌性提出总结，对于铜镍合金的抗菌性提出了海洋环境下结垢因子K。在一定情况下，K=A+A/t，其中A是在暴露的第一年期间确定的系统常数，t是以年为单位的时间，在高铜合金的表观防污性能中起着相当大的作用。定义结垢参数K，首次允许定量地处理结垢对表面的腐蚀速率的影响。其中K>1，结垢会加剧腐蚀，而K<1则会抑制腐蚀[15]。

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来源：贤集网
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