Tak, fordi du besøgte Nature.com. Den browserversion, du bruger, har begrænset understøttelse af CSS. For den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller slår kompatibilitetstilstand fra i Internet Explorer). I mellemtiden vil vi for at sikre fortsat support vise webstedet uden stilarter og JavaScript.
Mikrobiel korrosion (MIC) er et alvorligt problem i mange industrier, da det kan forårsage enorme økonomiske tab. 2707 super duplex rustfrit stål (2707 HDSS) er blevet brugt i marine miljøer på grund af dets fremragende kemiske resistens. Dets modstandsdygtighed over for MIC er dog ikke blevet eksperimentelt demonstreret. I denne undersøgelse blev MIC-adfærden af ​​2707 HDSS forårsaget af marinebakterien en HDSS-bakterie. .Elektrokemisk analyse viste, at i nærvær af Pseudomonas aeruginosa biofilm i 2216E medium, var der en positiv ændring i korrosionspotentiale og en stigning i korrosionsstrømtæthed.Røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) analyse viste et fald i Cr-indhold på overfladen af ​​prøven, der viste, at biofilmen af ​​den maksimale biofilm af Pmagosapit-analysen. pth på 0,69 μm i løbet af 14 dages inkubation. Selvom dette er lille, indikerer det, at 2707 HDSS ikke er fuldstændig immun over for MIC af P. aeruginosa biofilm.
Duplex rustfrit stål (DSS) er meget udbredt i forskellige industrier på grund af deres ideelle kombination af fremragende mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed1,2. Lokaliseret grubetæring forekommer dog stadig, og det påvirker integriteten af ​​dette stål3,4.DSS er ikke modstandsdygtigt over for mikrobiel korrosion (MIC)5,6.På trods af den brede vifte af miljøer af DSS-anvendelser, er der stadig ikke tilstrækkelig langtidsholdbarhed for DSS-anvendelser. Det betyder, at der kræves dyrere materialer med højere korrosionsbestandighed.Jeon et al7 fandt ud af, at selv super duplex rustfrit stål (SDSS) har nogle begrænsninger med hensyn til korrosionsbestandighed. Derfor kræves super duplex rustfrit stål (HDSS) med højere korrosionsbestandighed i nogle applikationer. Dette førte til udviklingen af ​​højtlegeret HDSS.
Korrosionsbestandigheden af ​​DSS afhænger af forholdet mellem alfa- og gammafaser og de Cr-, Mo- og W-udtømte områder 8, 9, 10 ved siden af ​​anden fase. HDSS indeholder højt indhold af Cr, Mo og N11, så det har fremragende korrosionsbestandighed og en høj værdi (45-50) Pitting Resistance Equivalent Number (PREN.% wt.5), (% wt. % W) + 16 vægt% N12. Dens fremragende korrosionsbestandighed er afhængig af en afbalanceret sammensætning indeholdende ca. 50 % ferrit (α) og 50 % austenit (γ) faser, HDSS har bedre mekaniske egenskaber og højere modstand end konventionel DSS13.Kloridkorrosionsegenskaber. Den forbedrede korrosionsbestandighed udvider brugen af ​​HDSS i mere korrosive kloridmiljøer, såsom marine miljøer.
MIC'er er et stort problem i mange industrier såsom olie- og gas- og vandforsyninger14.MIC tegner sig for 20% af alle korrosionsskader15.MIC er bioelektrokemisk korrosion, der kan observeres i mange miljøer.Biofilm, der dannes på metaloverflader, ændrer de elektrokemiske forhold og påvirker derved korrosionsprocessen. Det er en udbredt opfattelse, at mikroorganismer forårsager korrosion af mikroorganismer. metaller for at opnå vedvarende energi til at overleve17. Nylige MIC-undersøgelser har vist, at EET (ekstracellulær elektronoverførsel) er den hastighedsbegrænsende faktor i MIC induceret af elektrogene mikroorganismer. Zhang et al.18 viste, at elektronmediatorer accelererer elektronoverførsel mellem Desulfovibrio sessificans-celler og 304 rustfrit stål, hvilket fører til mere alvorligt MIC-angreb.Enning et al.19 og Venzlaff et al.20 viste, at korrosive sulfat-reducerende bakterier (SRB) biofilm kan direkte absorbere elektroner fra metalsubstrater, hvilket resulterer i alvorlig grubetæring.
DSS er kendt for at være modtagelig for MIC i miljøer, der indeholder SRB, jern-reducerende bakterier (IRB), etc. 21. Disse bakterier forårsager lokaliseret grubetæring på DSS-overflader under biofilm22,23. I modsætning til DSS er MIC af HDSS24 dårligt kendt.
Pseudomonas aeruginosa er en gram-negativ bevægelig stavformet bakterie, der er vidt udbredt i naturen25. Pseudomonas aeruginosa er også en stor mikrobiel gruppe i havmiljøet, hvilket forårsager MIC til stål. Pseudomonas er tæt involveret i korrosionsprocesser og er anerkendt som en pioner i biofilm et al.28 og Yuan et al.29 viste, at Pseudomonas aeruginosa har en tendens til at øge korrosionshastigheden af ​​blødt stål og legeringer i vandige miljøer.
Hovedformålet med dette arbejde var at undersøge MIC-egenskaberne af 2707 HDSS forårsaget af den marine aerobe bakterie Pseudomonas aeruginosa ved hjælp af elektrokemiske metoder, overfladeanalytiske teknikker og korrosionsproduktanalyse. Elektrokemiske undersøgelser, herunder Open Circuit Potential (OCP), Linear Polarization Resistance (LPR), blev udført for at studere MIC-adfærden af ​​2707 HDSS.Energy dispersive spectrometer (EDS) analyse blev udført for at finde kemiske elementer på den korroderede overflade.Derudover blev røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS)-analyse brugt til at bestemme stabiliteten af ​​oxidfilmpassivering under påvirkning af et havmiljø indeholdende Pseudomoscope-laser, en mikroskopisk depothosas aer. SM).
Tabel 1 viser den kemiske sammensætning af 2707 HDSS. Tabel 2 viser, at 2707 HDSS har fremragende mekaniske egenskaber med en flydespænding på 650 MPa. Figur 1 viser den optiske mikrostruktur af opløsning varmebehandlet 2707 HDSS. Forlængede bånd af austenit- og ferritfaser kan indeholde seener i 50% af ferrit- og mikrostrukturen uden sekundærfaser. faser.
Figur 2a viser åbent kredsløbspotentiale (Eocp) versus eksponeringstidsdata for 2707 HDSS i abiotisk 2216E-medium og P. aeruginosa-bouillon i 14 dage ved 37 °C. Det viser, at den største og signifikante ændring i Eocp sker inden for de første 24 timer. Eocp-værdierne i begge tilfælde toppede ved -14 mCE og nåede skarpt ved -1 t. ​​ing -477 mV (vs. SCE) og -236 mV (vs. SCE) for henholdsvis den abiotiske prøve og P).henholdsvis Pseudomonas aeruginosa kuponer. Efter 24 timer var Eocp-værdien på 2707 HDSS for P. aeruginosa relativt stabil ved -228 mV (i forhold til SCE), mens den tilsvarende værdi for ikke-biologiske prøver var ca. -442 mV (vs. SCE).
Elektrokemisk testning af 2707 HDSS-prøver i abiotisk medium og Pseudomonas aeruginosa-bouillon ved 37 °C:
(a) Eocp som funktion af eksponeringstid, (b) polarisationskurver på dag 14, (c) Rp som funktion af eksponeringstid og (d) icorr som funktion af eksponeringstid.
Tabel 3 viser de elektrokemiske korrosionsparameterværdier for 2707 HDSS-prøver udsat for abiotisk medium og Pseudomonas aeruginosa inokuleret medium i 14 dage. Tangenterne af de anodiske og katodiske kurver blev ekstrapoleret for at nå frem til skæringspunkterne, der gav korrosionsstrømtæthed (βrfel) (βrfel) (βrfel) c) efter standardmetoder30,31.
Som vist i figur 2b resulterede det opadgående skift af P. aeruginosa-kurven i en stigning i Ecorr sammenlignet med den abiotiske kurve. Icorr-værdien, som er proportional med korrosionshastigheden, steg til 0,328 μA cm-2 i Pseudomonas aeruginosa-prøven, fire gange så stor som den ikke-A-cm-biologiske prøve (μ.0.87).
LPR er en klassisk ikke-destruktiv elektrokemisk metode til hurtig korrosionsanalyse. Den blev også brugt til at studere MIC32. Figur 2c viser polarisationsmodstanden (Rp) som funktion af eksponeringstiden. En højere Rp-værdi betyder mindre korrosion. Inden for de første 24 timer nåede Rp på 2707 HDSS en maksimal værdi på 19 cm21 cm25 og PΩ cm21-prøve for en kΩ cm295 eudomonas aeruginosa-prøver. Figur 2c viser også, at Rp-værdien faldt hurtigt efter én dag og derefter forblev relativt uændret i de næste 13 dage. Rp-værdien af ​​Pseudomonas aeruginosa-prøven er omkring 40 kΩ cm2, hvilket er meget lavere end den ikke-biologiske prøve på 450 kΩ cm2.
Icorr-værdien er proportional med den ensartede korrosionshastighed. Dens værdi kan beregnes ud fra følgende Stern-Geary-ligning,
Efter Zou et al.33, blev en typisk værdi af Tafel-hældningen B i dette arbejde antaget til at være 26 mV/dec. Figur 2d viser, at icorr af den ikke-biologiske 2707 prøve forblev relativt stabil, mens P. aeruginosa prøven svingede meget efter de første 24 timer. Icorr værdierne var en højere kontrol af den ikke-debiologiske størrelsesorden af ​​denne P. tendensen er i overensstemmelse med polarisationsmodstandsresultaterne.
EIS er en anden ikke-destruktiv teknik, der bruges til at karakterisere elektrokemiske reaktioner ved korroderede grænseflader. Impedansspektre og beregnede kapacitansværdier af prøver udsat for abiotiske medier og Pseudomonas aeruginosa-opløsning, Rb-resistens af passiv film/biofilm dannet på overfladen af ​​prøven, Cctdl-ladningsoverførselsmodstand (CCItl-ladningsoverførselsmodstand, Q-C-element) (CPE) parametre. Disse parametre blev yderligere analyseret ved at tilpasse dataene ved hjælp af en ækvivalent kredsløbsmodel (EEC).
Figur 3 viser typiske Nyquist-plot (a og b) og Bode-plot (a' og b') af 2707 HDSS-prøver i abiotisk medium og P. aeruginosa-bouillon for forskellige inkubationstider. Diameteren af ​​Nyquist-ringen falder ved tilstedeværelse af Pseudomonas aeruginosa. Bode-plottet viser den samlede mængde af afslapning (fig. 3b) i den samlede afslapningstid (fig. 3b). kan tilvejebringes af fasemaksima.Figur 4 viser de monolag (a) og dobbeltlags (b) baserede fysiske strukturer og deres tilsvarende EECs.CPE er indført i EEC-modellen.Dens adgang og impedans er udtrykt som følger:
To fysiske modeller og tilsvarende tilsvarende kredsløb til tilpasning af impedansspektret for 2707 HDSS-prøven:
hvor Y0 er størrelsen af ​​CPE'en, j er det imaginære tal eller (-1)1/2, ω er vinkelfrekvensen, og n er CPE-effektindekset mindre end unity35. Det omvendte af ladningsoverførselsmodstanden (dvs. 1/Rct) svarer til korrosionshastigheden. Mindre Rct betyder de 4 dages korrosion af 12 dage, Rct. s aeruginosa prøver nåede 32 kΩ cm2, meget mindre end de 489 kΩ cm2 af de ikke-biologiske prøver (tabel 4).
CLSM-billederne og SEM-billederne i figur 5 viser tydeligt, at biofilmdækningen på overfladen af ​​2707 HDSS-prøven efter 7 dage er tæt. Efter 14 dage var biofilmdækningen dog sparsom, og der opstod nogle døde celler. 3,4 μm efter 7 dage til 18,9 μm efter 14 dage. Den gennemsnitlige biofilmtykkelse bekræftede også denne tendens. Den faldt fra 22,2 ± 0,7 μm efter 7 dage til 17,8 ± 1,0 μm efter 14 dage.
(a) 3-D CLSM-billede efter 7 dage, (b) 3-D CLSM-billede efter 14 dage, (c) SEM-billede efter 7 dage og (d) SEM-billede efter 14 dage.
EDS afslørede kemiske elementer i biofilm og korrosionsprodukter på prøver udsat for P. aeruginosa i 14 dage. Figur 6 viser, at indholdet af C, N, O og P i biofilm og korrosionsprodukter er meget højere end i nøgne metaller, fordi disse grundstoffer er forbundet med biofilm og deres metabolitter. Mikroberne af jern og jern har kun brug for spormængder af jern og jern i jern og crH. sionsprodukter på overfladen af ​​prøverne indikerer, at metalmatrixen har mistet elementer på grund af korrosion.
Efter 14 dage blev der observeret grubetæring med og uden P. aeruginosa i 2216E-medium. Før inkubation var prøveoverfladen glat og defektfri (fig. 7a). Efter inkubation og fjernelse af biofilm og korrosionsprodukter blev de dybeste gruber på overfladen af ​​prøverne undersøgt, som vist i CLSM-overfladen, som vist i CLSM 7, som vist i CLSM-overfladen. -biologiske kontrolprøver (maksimal pit-dybde 0,02 μm). Den maksimale pit-dybde forårsaget af Pseudomonas aeruginosa var 0,52 μm efter 7 dage og 0,69 μm efter 14 dage, baseret på den gennemsnitlige maksimale pit-dybde på 3 prøver (10. værdi for hver pit 2-prøve) blev udvalgt ± 0 ± 0 prøver. henholdsvis μm og 0,52 ± 0,15 μm (tabel 5). Disse brønddybdeværdier er små, men vigtige.
(a) Før eksponering, (b) 14 dage i abiotisk medium og (c) 14 dage i Pseudomonas aeruginosa bouillon.
Figur 8 viser XPS-spektrene for forskellige prøveoverflader, og de kemiske sammensætninger, der er analyseret for hver overflade, er opsummeret i tabel 6. I tabel 6 var atomprocenterne af Fe og Cr i nærværelse af P. aeruginosa (prøver A og B) meget lavere end dem for de ikke-biologiske kontrolprøver (prøver C og a D). til fire spidskomponenter med bindingsenergi (BE) værdier på 574,4, 576,6, 578,3 og 586,8 eV, hvilket kan henføres til henholdsvis Cr, Cr2O3, CrO3 og Cr(OH)3 (fig. 9a og b). V for BE) og Cr2O3 (575,90 eV for BE) i henholdsvis fig. 9c og d. Den mest slående forskel mellem de abiotiske og P. aeruginosa prøver var tilstedeværelsen af ​​Cr6+ og en højere relativ fraktion af Cr(OH)3 (BE på 586,8 eV) under biofilmen.
Det brede XPS-spektre af overfladen af ​​2707 HDSS-prøven i de to medier er henholdsvis 7 dage og 14 dage.
(a) 7 dages eksponering for P. aeruginosa, (b) 14 dages eksponering for P. aeruginosa, (c) 7 dage i abiotisk medium og (d) 14 dage i abiotisk medium.
HDSS udviser høje niveauer af korrosionsbestandighed i de fleste miljøer.Kim et al.2 rapporterede, at UNS S32707 HDSS blev defineret som en højtlegeret DSS med en PREN på mere end 45. PREN-værdien af ​​2707 HDSS-prøven i dette arbejde var 49. Dette skyldes dets høje chromindhold og høje molybdæn- og Ni-niveauer, som er gavnlige i sure og høje klorid- og kloriddefekter i syre- og højbalance-sammensætningen. stabilitet og korrosionsbestandighed. På trods af dens fremragende kemiske resistens tyder de eksperimentelle data i dette arbejde på, at 2707 HDSS ikke er fuldstændig immun over for MIC af P. aeruginosa biofilm.
Elektrokemiske resultater viste, at korrosionshastigheden af ​​2707 HDSS i P. aeruginosa-bouillon var signifikant øget efter 14 dage sammenlignet med ikke-biologisk medium.I figur 2a blev der observeret en reduktion i Eocp i både abiotisk medium og P. aeruginosa-bouillon i løbet af de første 24 timer. Efterfølgende er den specifikke overflade af eocp-filmen blevet fuldstændigt dækkende og dækkende af Eocp. Niveauet af biologisk Eocp var dog meget højere end niveauet for ikke-biologisk Eocp. Der er grund til at tro, at denne forskel skyldes P. aeruginosa biofilmdannelse. I fig. 2d, i nærvær af P. aeruginosa, nåede icorr-værdien af ​​2707 HDSS 0,627 μA en større kontrol på,06 cm-2, hvilket var en kontrolstørrelse på 0,6 μA cm-2), hvilket var i overensstemmelse med Rct-værdien målt af EIS.I løbet af de første par dage steg impedansværdierne i P. aeruginosa bouillon på grund af vedhæftningen af ​​P. aeruginosa-celler og dannelsen af ​​biofilm. Men når biofilmen fuldstændigt dækker overfladen af ​​prøven, er den første beskyttende reduktion af biofilmen og biofilmens impedans. derfor faldt korrosionsbestandigheden over tid, og vedhæftningen af ​​P. aeruginosa forårsagede lokal korrosion. Tendenserne i abiotiske medier var forskellige. Korrosionsbestandigheden af ​​den ikke-biologiske kontrol var meget højere end den tilsvarende værdi af prøverne udsat for P. aeruginosa bouillon. Ydermere nåede abiotiske prøver på 27 cm 7 HD på 27 k28 dag. 4, hvilket var 15 gange Rct-værdien (32 kΩ cm2) i nærvær af P. aeruginosa. Derfor har 2707 HDSS fremragende korrosionsbestandighed i et sterilt miljø, men er ikke modstandsdygtig over for MIC-angreb fra P. aeruginosa-biofilm.
Disse resultater kan også observeres fra polarisationskurverne i fig. 2b. Den anodiske forgrening blev tilskrevet Pseudomonas aeruginosa biofilmdannelse og metaloxidationsreaktioner.Samtidig er den katodiske reaktion reduktionen af ​​oxygen. Tilstedeværelsen af ​​P. aeruginosa øgede korrosionsstrømdensiteten markant, ca. s lokaliseret korrosion af 2707 HDSS.Yuan et al29 fandt, at korrosionsstrømtætheden på 70/30 Cu-Ni-legering steg under udfordring af P. aeruginosa biofilm. Dette kan skyldes biokatalyse af iltreduktion af Pseudomonas aeruginosa biofilm. Denne observation af HD7 kan også have mindre iltindhold i denne biofilm. under dem. Derfor kan den manglende re-passivering af metaloverfladen med oxygen være en medvirkende faktor til MIC i dette arbejde.
Dickinson et al.38 foreslog, at hastigheden af ​​kemiske og elektrokemiske reaktioner kan være direkte påvirket af den metaboliske aktivitet af fastsiddende bakterier på overfladen af ​​prøven og arten af ​​korrosionsprodukterne. Som vist i figur 5 og tabel 5 faldt både celleantal og biofilmtykkelse efter 14 dage. Dette kan med rimelighed forklares, at efter 14 dage dør de fleste HD-celler af nuSS2-celler på 14 dage, trientudtømning i 2216E-mediet eller frigivelse af giftige metalioner fra 2707 HDSS-matrixen. Dette er en begrænsning af batch-eksperimenter.
I dette arbejde fremmede P. aeruginosa-biofilmen den lokale udtømning af Cr og Fe under biofilmen på 2707 HDSS-overfladen (fig. 6). I Tabel 6 viser reduktionen af ​​Fe og Cr i prøve D sammenlignet med prøve C, hvilket indikerer, at opløst Fe og Cr forårsaget af P. aeruginosa-biofilmen varede ud over de første 221 dage, der blev brugt i E-miljøet. 700 ppm Cl-, hvilket er sammenligneligt med det, der findes i naturligt havvand. Tilstedeværelsen af ​​17700 ppm Cl- var hovedårsagen til reduktionen i Cr i de 7- og 14-dages abiotiske prøver analyseret af XPS. Sammenlignet med P. aeruginosa-prøver var opløsningen af ​​Cr i abiotiske miljøer over for de stærke a-biotiske prøver af HD70 meget mindre 270 Cl-egurer. 9 viser tilstedeværelsen af ​​Cr6+ i passiveringsfilmen. Det kan være involveret i fjernelse af Cr fra ståloverflader af P. aeruginosa biofilm, som foreslået af Chen og Clayton.
På grund af bakterievækst var mediets pH-værdier før og efter dyrkning henholdsvis 7,4 og 8,2. Derfor er det under P. aeruginosa biofilmen usandsynligt, at organisk syrekorrosion vil være en medvirkende faktor til dette arbejde på grund af den relativt høje pH i bulkmediet. pH-værdien af ​​det ikke-biologiske medium ændrede sig ikke under en initial kontrol (7) i det ikke-biologiske medium i begyndelsen. 14-dages testperioden. Forøgelsen af ​​pH i podningsmediet efter inkubation skyldtes den metaboliske aktivitet af P. aeruginosa og viste sig at have samme effekt på pH i fravær af teststrimler.
Som vist i figur 7 var den maksimale grubedybde forårsaget af P. aeruginosa biofilm 0,69 μm, hvilket var meget større end det abiotiske mediums (0,02 μm). Dette er i overensstemmelse med de elektrokemiske data beskrevet ovenfor. 0,69 μm brønddybden er mere end ti gange mindre end de 2 μm betingelser, der er rapporteret for 5 SS. disse data viser, at 2707 HDSS udviser bedre MIC-resistens sammenlignet med 2205 DSS. Dette burde ikke komme som nogen overraskelse, da 2707 HDSS har et højere kromindhold, hvilket giver længerevarende passivering på grund af den afbalancerede fasestruktur uden skadelige sekundære udfældninger, hvilket gør det sværere for P. aeruginosa at depassivere clipse og depassivere.
Som konklusion blev der fundet MIC-gruber i overfladen af ​​2707 HDSS i P. aeruginosa-bouillon sammenlignet med ubetydelige gruber i abiotiske medier. Dette arbejde viser, at 2707 HDSS har bedre MIC-resistens end 2205 DSS, men det er ikke fuldt immune over for MIC på grund af P. aeruginosa biofilm.
Kuponen for 2707 HDSS leveres af School of Metallurgy of Northeastern University (NEU) i Shenyang, Kina. Grundstofsammensætningen af ​​2707 HDSS er vist i tabel 1, som blev analyseret af NEU Materials Analysis and Testing Department. Alle prøver blev opløsningsbehandlet ved 1180 °C i 1 time-P-0SS-testning eller 1 time-P-0SS-testning. Osed overfladeareal på 1 cm2 blev poleret til 2000 grit med siliciumcarbid papir og yderligere poleret med en 0,05 μm Al2O3 pulversuspension. Siderne og bunden er beskyttet af inert maling. Efter tørring blev prøverne skyllet med sterilt deioniseret vand og steriliseret med 75 % luft-v violet derefter violet foryv. ) lys i 0,5 time før brug.
Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099-stamme blev købt fra Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Kina. Pseudomonas aeruginosa blev dyrket aerobt ved 37°C i 250 ml kolber og 500 ml elektrokemiske glasceller under anvendelse af Marine medium 22otechnology, Ltd., Q6E. Medium (g/L): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2S04, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2C03, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr2, 0,03H, 0,03H, 0,03H, 0,03H, 0,034, 0,08 SrBr2, 0,03H, 0,03H, 0,03H, 0,03H, 0,03H, 0,034. 3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4, 5,0 pepton, 1,0 gærekstrakt og 0,1 ferricitrat. Autoklaver ved 121°C i 20 minutter før inokulering. Tæl fastsiddende og planktoniske celler ved hjælp af et hæmocytometer under et lysmikroskop af 40xugonisk koncentration ved 40 x 121°C umiddelbart efter 40xugonisk koncentration. okulation var ca. 106 celler/ml.
Elektrokemiske test blev udført i en klassisk tre-elektrode glascelle med et medium volumen på 500 ml. En platinplade og en mættet calomel elektrode (SCE) blev forbundet til reaktoren via Luggin kapillærer fyldt med saltbroer, der fungerede som henholdsvis mod- og referenceelektroder. 2 af eksponeret enkeltsidet overfladeareal for arbejdselektroden. Under elektrokemiske målinger blev prøver placeret i 2216E medium og holdt ved en konstant inkubationstemperatur (37 °C) i et vandbad.OCP, LPR, EIS og potentielle dynamiske polariseringsdata blev målt ved hjælp af en Autolab potentiostat (Reference 600TM, Inc. mV s-1 over intervallet -5 og 5 mV med Eocp og en samplingsfrekvens på 1 Hz.EIS blev udført med en sinusbølge i frekvensområdet 0,01 til 10.000 Hz ved brug af en 5 mV påført spænding ved steady state Eocp.Før potentialsweep, var de frie kredsløbsværdier nået i åben st- pol-kurver, indtil en frikredsløbs-værdi var nået. køre fra -0,2 til 1,5 V vs. Eocp ved en scanningshastighed på 0,166 mV/s. Hver test blev gentaget 3 gange med og uden P. aeruginosa.
Prøver til metallografisk analyse blev mekanisk poleret med 2000 korn vådt SiC-papir og derefter yderligere poleret med 0,05 μm Al2O3-pulversuspension til optisk observation. Metallografisk analyse blev udført ved hjælp af et optisk mikroskop. Prøverne blev ætset med 10 vægt% kaliumhydroxidopløsning 43.
Efter inkubation blev prøverne vasket 3 gange med fosfatbufret saltopløsning (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) og derefter fikseret med 2,5 % (v/v) glutaraldehyd i 10 timer for at fiksere biofilm. Det blev efterfølgende dehydreret med en gradueret serie (50 %, 7 % 0, 0, 0, 0, 0, 8, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 2, 5, 2, 5, 7, 7, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 5, 2, 2, 2, 2, 2, 2, glutaraldehyd). 0 % v/v) ethanol før lufttørring. Til sidst sputteres overfladen af ​​prøven med en guldfilm for at give ledningsevne til SEM-observation. SEM-billederne blev fokuseret på pletterne med de mest fastsiddende P. aeruginosa-celler på overfladen af ​​hver prøve. Udfør EDS-analyse for at finde kemiske grundstoffer. måle brønddybden. For at observere korrosionsgruberne under biofilmen blev prøveemnet først renset i henhold til den kinesiske nationale standard (CNS) GB/T4334.4-2000 for at fjerne korrosionsprodukterne og biofilmen på prøveemnets overflade.
Røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS, ESCALAB250 overfladeanalysesystem, Thermo VG, USA)-analyse blev udført ved hjælp af en monokromatisk røntgenkilde (aluminium Kα-linje ved 1500 eV energi og 150 W effekt) over et bredt bindingsenergiområde 0 under standardbetingelser –1350 eV eV 5-trins-opløsnings- og 0-opløsnings-opløsnings-høje 0-opløsnings- og 0-opløsningsenergi. størrelse.
De inkuberede prøver blev fjernet og skyllet forsigtigt med PBS (pH 7,4 ± 0,2) i 15 s45. For at observere den bakterielle levedygtighed af biofilmene på prøverne blev biofilmene farvet ved hjælp af LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, USA fluorescent, fluorescent to green, fluorescent SY). 9 farvestof og et rødt fluorescerende propidiumiodid (PI) farvestof.Under CLSM repræsenterer prikker med fluorescerende grønt og rødt henholdsvis levende og døde celler. Til farvning blev en 1 ml blanding indeholdende 3 μl SYTO-9 og 3 μl PI opløsning inkuberet i 20 minutter ved stuetemperatur i 20 minutter ved stuetemperatur. hastigheder (488 nm for levende celler og 559 nm for døde celler) under anvendelse af en Nikon CLSM-maskine (C2 Plus, Nikon, Japan). Biofilmtykkelsen blev målt i 3-D-scanningstilstand.
Sådan citeres denne artikel: Li, H. et al. Mikrobiel korrosion af 2707 super duplex rustfrit stål af marine Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep.6, 20190;doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spændingskorrosionsrevner af LDX 2101 duplex rustfrit stål i chloridopløsning i nærværelse af thiosulfate.coros.science.80, 205-212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effekt af opløsningsvarmebehandling og nitrogen i beskyttelsesgas på pitting-korrosionsbestandighed af super duplex rustfri stålsvejsninger.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. En sammenlignende kemisk undersøgelse af mikrobiel og elektrokemisk induceret grubetæring i 316L rustfrit stål.coros.science.45, 2577-2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrokemisk opførsel af 2205 duplex rustfrit stål i alkaliske opløsninger med forskellig pH i nærværelse af chlorid.Electtrochim.Journal.64, 211-220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Effekten af ​​marine biofilm på korrosion: en kortfattet gennemgang.Electtrochim.Journal.54, 2-7 (2008).