利用电阻探针技术对钢在土壤环境中的腐蚀机理的研究

     2006年2月，SeonYeob Li等人在ELSEVIER旗下的《MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS》期刊上发表了文章《利用电阻探针技术对钢在土壤环境中的腐蚀机理的研究》。文章旨在利用高灵敏度的薄膜电阻探针感应器监测钢在土壤环境中的腐蚀情况。

文章中所用电阻探针感应器主要是利用喷涂法，将商品用钢粉末喷涂在基底三氧化二铝上，膜厚度约为6 um，感应器制造原理示意图如下图所示：

 

图1 感应器制造原理示意图

制作好电阻探针感应器以后，将其安装在由环氧煤焦油包覆的排水钢管附近，其安装示意图如下所示：

图2 探针安装示意图

 

为了证明镀膜后的薄膜钢跟传统的块体钢的电阻性质的一致性，在监测前，作者将薄膜钢和块体钢在NaCl溶液中的极化电阻进行了测量，其结果对比图如下所示：

图3 薄膜钢跟传统的块体钢的电阻性质分析

 

薄膜电阻探针感应器监测的四个位置的土壤腐蚀的结果如下图所示：

图4 （a）腐蚀损耗图（b）腐蚀速率图

瞬时腐蚀速率曲线显示：当环境的腐蚀速度在0.01 mm/y，甚至更小时，腐蚀速率的变化可以用该是电阻探针感应器显示出来。本次测量的时间间距为30-60分钟。通过减小测量时间间隔，更小的腐蚀速率以及他们的变化将会被监测到。从腐蚀质量损耗随时间的变化曲线可以看到，腐蚀损耗随监测时间的延长而逐渐减小，这一趋势符合以下方程：

通过对监测结果的讨论和分析，作者最终得出结论：该文章中制造的薄膜电阻探针感应器可以用于嵌入土壤中进行腐蚀监测。并且利用电阻探针来进行腐蚀监测可以消除土壤本身电阻对腐蚀速率监测的干扰，同时可以得到表达短期内钢腐蚀的能量规律的大体趋势的方程式，而这是传统的失重挂片法所做不到的。当环境的腐蚀速度在0.01 mm/y，甚至更小时，腐蚀速率的变化可以用该是电阻探针感应器显示出来。