金属材料由于与其所处环境发生化学或电化学反应而引起变质和破坏,这种现象称为腐蚀,腐蚀给经济建设和人民生活带来了巨大的经济损失和危害。目前,防止金属腐蚀的主要方法包括正确选用耐腐蚀材料、腐蚀环境的控制(包括缓蚀剂)、电化学保护、表面涂覆层保护以及合理的防腐蚀设计。其中,涂层和缓蚀剂保护是最经济、应用最普遍的两种有效方法。在石油和天然气的开采中,酸化压裂是油气田常用的增产增注措施。但酸液注入地层的过程中会对地面管汇及井筒管壁产生严重的腐蚀,因此酸液中必须加入缓蚀剂。若缓蚀剂使用不当,可能会造成施工设备、油气井管材和井下金属工具的表面点蚀和氢脆等,有时还可能导致井下管材突发性破裂事故,造成严重经济损失。因此,研究和开发与高温酸化处理液配套的酸化缓蚀剂是解决腐蚀问题、保证深井酸化顺利进行的关键。CoNiFe软磁薄膜具有较高饱和磁感强度Bs和较低的矫顽力He,是电子电力软磁材料的有力竞争者。目前,电化学方法因其可以很好地调控镀层的组成、结构及性能,成为制备CoNiFe软磁薄膜最具发展前景的技术之一。然而,电沉积过电势与薄膜生长速率的关系尚未报道。本论文分为两部分,第一部分“防护性膜层的研究”得到了中石化塔河油田项目(GY-KY2009-16)的资助,第二部分“磁性膜层的研究”得到了国家自然科学基金(50741005)的资助。论文的研究内容主要包括：油气田涂料覆盖层防蚀效果评价,基于亚麻籽油的咪唑啉酸化缓蚀剂的制备、表征及其缓蚀行为研究,铜基苯并三氮唑缓蚀剂的表征及其缓蚀行为研究,沉积过电势与CoNiFe薄膜生长速率的关系模型研究。论文首先对油气田常用的几种涂料覆盖层进行了防蚀效果的评价及其防护原因分析,建立了一套筛选耐蚀涂层的方法体系。(a)提出在评价涂层耐蚀性能时,首先应该将单位面积单位厚度涂层电阻与单位面积单位厚度涂层电容作为涂层耐蚀性能评价的指标,并且优先考虑单位面积单位厚度涂层电阻的大小；然后主要采用保护效率、孔隙率等其它参数来判断涂层在服役期的防护性能。(b)采用电化学方法研究了多种常用油气田涂层的防腐性能,使用热重法评价了涂层的热稳定性,并分别对比了这几种涂层的附着力、耐磨性和硬度。实验发现"PH52-2弹性网络导静电重防腐涂料底漆+PH52-2弹性网络导静电重防腐涂料面漆”的防护效果最好,经济型"H06-4环氧富锌底漆+H52-1环氧云铁中间漆+BS52-2聚氨酯面漆”涂料可用。结构分析表明：“PH52-2弹性网络导静电重防腐涂料”是经过聚氨酯改性的环氧涂料,改性过程中生成了新的C-N键,由于其较高的键能而具有更优的耐化学药品性；且成膜后所形成的两种不同的网状结构互相贯穿,同时结构中氢键的作用导致链间相互连接,形成宏观上均匀一致、微观上可能分相的共混体系。这种共混体系兼具了聚氨酯树脂、环氧树脂的优势,大大提高了涂层的柔韧性、强度、附着力、抗渗透性的化学惰性。其次,论文通过亚麻籽油合成了新型的咪唑啉酸化缓蚀剂,并对其缓蚀行为进行了详细探讨。采用失重法测试了亚麻籽油咪唑啉酸化缓蚀剂的缓蚀效率,并与油田常用的缓蚀剂性能进行了对比；采用极化曲线法、电化学阻抗方法研究了亚麻籽油咪唑啉酸化缓蚀剂的缓蚀行为,极化曲线测试与电化学阻抗测试结果一致。结果表明：合成的亚麻籽油咪唑啉酸化缓蚀剂加量少、缓蚀效率高,其缓蚀效率随着缓蚀剂浓度的增大而增大、在Q235钢表面的化学吸附行为遵从Langmuir吸附等温式。再次,论文详细研究了苯并三氮唑(BTAH)在铜电极表面的吸附动力学行为,建立了两个吸附动力学数学模型。当BTAH在铜电极表面吸附达到平衡状态时,吸附行为遵从Langmuir吸附等温式；在假定溶液中BTAH浓度恒定不变(高BTAH浓度)的情况下,建立了其在铜电极表面的指数衰减吸附模型；在考虑溶液中BTAH浓度的变化,建立了其在铜电极表面的高阶吸附动力学模型。论文最后在国家自然科学基金(50741005)的资助下建立并验证了沉积过电势与CoNiFe薄膜生长速率的关系模型。首先从电极过程动力学导出了沉积过电势与薄膜生长速率之间关系的理论方程；然后,基于CoNiFe软磁薄膜在黄铜基底上的电沉积电化学阻抗(EIS)参数验证了理论方程的正确性,从而从理论上首次证明了阴极沉积过电势与CoNiFe合金薄膜电沉积生长速率之间的指数增长函数关系,即电沉积过程的电荷转移电阻与沉积过电势之间的指数衰减关系。