《表2 碳钢、不锈钢、铜合金在微生物影响下的钝化膜与金属基体腐蚀特征Tab.2 Corrosion characteristics of passivity and alloy substrate o

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《海洋环境下金属材料微生物腐蚀研究进展》

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铜合金与不锈钢都属于钝化类金属材料，微生物在其表面的生命活动会改变钝化膜的物理化学状态。微生物分泌的EPS从形态上可分为紧密结合型胞外聚合物（Tightly bound EPS，TB-EPS）与松散结合型胞外聚合物（Loosely bound EPS，LB-EPS），TB-EPS直接包裹微生物细胞形成类似胶囊结构，LB-EPS则游离于EPS的外层，且多呈黏液状[64，65]。Bautista等[66，67]提取了海洋假单胞菌（Pseudomonas）分泌的LB-EPS并贴附在铜镍合金表面，发现钝化膜厚度明显降低，认为LB-EPS能阻碍Cl-与Cu接触，从而具有抑制腐蚀的效果。但仅从EPS的角度去理解铜合金的MIC是不全面的，因为在含有微生物的介质中，生物膜状态远比均匀贴附要复杂得多。Fu等[68]发现，SRB新陈代谢所产生的硫化物具有强烈的腐蚀性，能使钝化膜持续溶解，黑色腐蚀产物与EPS以及微生物细胞共同组成具有疏松多孔特性的生物膜，这与碳钢表面生物膜的不均匀异相结构非常相似。Tuba等[69]认为，由于细菌对毒性离子（Cu2+）的天然反应，EPS的含量增多，并与大量细菌以及腐蚀产物聚集在一起，所形成的生物膜面积变小但更厚，可能有助于微生物抵抗铜离子毒性。Huang等[70]观察到铜合金表面的生物膜分布呈现出非连续的团聚现象，明显区别于碳钢与不锈钢表面生物膜的连续分布，这证实了Tuba与Sheng对微生物抵抗Cu毒性机制的猜测。虽然微生物分泌的EPS能与Cu发生某种络合反应，但并未形成类似于铁基金属表面上的牢固有机金属键（EPS—Fe），所以铜合金表面的生物膜更加疏松脆弱，导致钝化膜被完全破坏，直至暴露基体金属，造成局部腐蚀。表2中对比了铜合金、碳钢与不锈钢在微生物介质中的腐蚀特征，铜合金钝化膜在SRB介质中受到很大程度的破坏，其中的氧化铜完全转变为Cu2S，使钝化膜失去对基体的保护能力，这也就解释了为什么铜合金受到的微生物腐蚀远比不锈钢严重。