论文摘要
本论文采用模拟金属大气腐蚀的“薄液膜”研究装置,应用电化学阻抗谱、阴极极化曲线等电化学技术,并结合SEM-EDS等材料结构测试手段,对常见的典型金属材料锌及其合金、Q235钢及镀锌钢的大气腐蚀行为进行了室内模拟加速腐蚀实验考察其电化学行为。锌合金中基体相与共晶相之间的微电偶作用,导致锌合金的腐蚀较纯锌快。锌合金在薄液膜下的腐蚀明显快于本体溶液中。纯锌在本体溶液中腐蚀速率大于400μm和300μm薄液膜下的,并在198μm薄液膜下表现出最大的腐蚀速率。电化学阻抗谱中,高频和中频区分别出现一个容抗弧,在低频区出现有限扩散行为。而纯锌在低于300μm液膜下,在中低频区域还会出现感抗,可能与Zn（Ⅰ）和zn（Ⅱ）中间体粒子有关。薄液膜条件下锌为局部腐蚀,而在本体条件下则偏向均匀腐蚀。浸泡后试样表面不同区域上腐蚀产物的组成种类相同但含量不等。Q235钢在薄液膜条件下腐蚀速率较本体溶液中大,受氧气扩散过程控制。含Cl-环境中,Q235钢腐蚀产物分成两层,其中外层为多孔疏松层,而内层主要含a-FeOOH、γ-FeOOH组成的锈层,且液膜越薄时,锈层内层越厚。本体溶液中腐蚀产物仅为一层且疏松多孔。在阴极过程控制和腐蚀产物的共同影响下,202μm薄液膜下出现最大腐蚀速率。碳钢上锈层保护性弱,较长时间浸泡后,Q235钢仍有较大腐蚀速率。Q235钢表面电沉积锌后,失效过程主要表现为锌层的腐蚀。镀锌钢在3.5wt.% NaCl溶液本体中的腐蚀速率明显低于薄液膜下的腐蚀速率,其腐蚀过程受阴极过程控制,阴极极化曲线中出现氧气还原的极限扩散电流平台。在电化学阻抗谱中,中频和高频区分别出现一个时间常数,在低频区出现了有限扩散阻抗。镀锌钢在99μm液膜下出现最大腐蚀速率。较厚液膜下,初期腐蚀速率随液膜减薄而增大,后期腐蚀速率与本体中接近。镀锌钢上镀锌层腐蚀形态表现为局部腐蚀。根据电化学结果和形貌表征提出腐蚀模型探讨了镀锌钢的腐蚀的四个阶段,包括镀层表层氧化层破坏阶段、完整镀层的溶解阶段、镀层破坏后电偶保护阶段和镀层严重破坏后钢基体腐蚀阶段。