覆盖于一层电解液之下的耐候钢在干-湿循环条件下的大气腐蚀监测

 

    2014年，Ch. Thee等在期刊《Corrosion Science》上发表了名为《覆盖于一层电解液之下的耐候钢在干-湿循环条件下的大气腐蚀监测》的文章。这篇文章主要介绍的是针对于一种耐候钢在实验室内所进行的腐蚀监测实验及其得出的结论。作者在文章简介部分介绍了目前在大气腐蚀监测方面一些学者所取得的结论和成果，然后分析得出目前关于覆盖有锈蚀层的耐候钢的大气腐蚀方面的研究还很少，因此作者引出了本文研究的重要性和意义。

 

 

作者首先介绍了大气腐蚀的基本机理，在大气腐蚀过程中，钢表面会附着一层电解液，而电解液的厚度会随着周围环境发生周期性变化，其中温度和湿度对其影响最大。而电解液的厚度又对钢表面的腐蚀情况具有非常重要的影响。因此，该文章的作者在实验设计中，自制了自制了一个温度和湿度可控的箱体，用于模拟所需的海洋性气候条件。作者以耐候钢为电极材料，制作了如图所示的梳状电极，然后组成了一个二电极的测量电池。

 

 

 

图1 电极示意图

 

 

 

 

 

 

作者首先在电极表面润湿一层NaCl溶液，然后在箱体中干燥12个小时，然后用等量的蒸馏水继续润湿，然后干燥12个小时，以此循环往复。从润湿到干燥完毕为一个CCT循环。在整个实验过程中，测量的电极电池都置于一个连接有电脑的电子天平上通过公示We =Ws –Wd即可得到电极表面的电解液质量，然后由X =We/qS得到电解液层的厚度。

 

 

 

图2 电解液厚度-时间/NaCl浓度-时间曲线图

 

 

 

   图2为实验所得的电极表面电解液层厚度和时间的相关曲线图。其中数字1-12表示的是进行EIS测量所对应的时间和电解液层厚度。作者通过对初始几个CCT中测量所得和EIS结果和中后期CCT中的EIS测量结果的对比，比较了没有锈蚀层附着的电极表面和有锈蚀层附着的电极表面的电阻变化规律，分析得出了锈蚀层电阻随电解液厚度的变化曲线图、锈蚀层电阻随CCT数变化的曲线图，以及极化电阻的倒数（表征腐蚀速度的参数）随CCT数变化的曲线图。

 

 

 

 

 

 

 

图3 锈蚀层电阻与电解液厚度的曲线图

 

 

 

 

 

图4 锈蚀层电阻与CCT数的曲线图

 

 

 

图5 极化电阻的倒数与CCT数的曲线图

 

  通过对以上三个图的分析，作者得出了本文的实验结论：在腐蚀初始阶段（对于与前五个CCT循环），电极表面的腐蚀速度加快，直到达到一个最大值，此时，电极表面形成的锈蚀层对电极的保护与周围介质对电极的腐蚀达到一个平衡点，而随着锈蚀层不断增厚，同时变得紧密，锈蚀层对电极的保护作用越来越强，因此电极表面的腐蚀速率开始急剧减小，到腐蚀的中后期，腐蚀速率维持在一个比较低的值。