以 5% NaCl 溶液中的开路电位变化为例, 浸泡 初期(0～48 h)电位较负并短暂负移, 这反映了钝化 膜的存在以及随浸泡时间延长钝化膜出现溶解的过 程[7]. 镀锌层开始即电极电位快速变负时, 钝化 膜已经受到破坏. 浸泡中期(48～480 h), 当镀锌层裸 露时, 锌与水等腐蚀性介质开始接触并处于活化状 态, 电位开始正移, 此阶段镀锌层对钢基体具有阴极 保护作用. 随着水等腐蚀性介质的浸入, 越来越多锌 产生活化, 同时锌的腐蚀产物堆积覆盖在膜层表 面, 减缓了锌的活化, 从而使电位逐渐向正的方向
用 PHILIPS XL-30 ESEM 环境扫描电子显微镜 观察镀锌钝化层的微观形貌, 加速电压为 20 kV. 采 用 PHYNIX FN2.2 磁性测厚仪测试膜层厚度, 测试 结果表明镀锌钝化层的厚度大约为 8~10 μm.
将试样用螺丝与导线固定, 将螺丝和的导 线以及试样工作面积以外的区域采用环氧腻子封 样, 并悬挂晾干至少 24 h, 最后放入干燥器中备用.
电镀锌因价格低廉、光亮美观等优点常被用作 海洋环境中使用的紧固件的保护层. 但是在海洋环 境中使用时, 镀锌层易出现白色疏松的腐蚀产物, 必 须经过钝化处理以提高耐蚀性. 三价铬和无铬钝化 处理以其符合环保要求和高耐蚀性等优点成为研究 重点[1~4].
在不同自然环境如海水、淡水、海淡水交替的河 口地区和盐湖水等介质中, Cl-浓度存在较大的差 别, 对钢铁构件的腐蚀影响有很大不同, 因此很多学 者都对这一问题进行了研究. 周学杰等[5]研究了渗 锌和达克罗涂层在不同水环境中的耐蚀性能, 结果 表明两种涂层在海水中比在淡水和盐湖水中腐蚀严 重. 郁春娟等[6]研究了常用金属紧固件在水环境中 的腐蚀行为, 结果表明镀锌紧固件在武汉长江和察 尔汗盐湖中的腐蚀较轻, 在海水环境中腐蚀严重. 但
1a 可以看出, 锌镀Kaiyun App下载 全站层呈现较均匀的橘皮状结构, 镀层 也较平整致密, 但局部镀层不均匀. 图 1b 为钝化处 理后试样表面形貌, 较钝化前更加致密、覆盖性良 好, 可以把试样表面和介质隔离开来, 增强耐蚀性, 但在高倍下观察镀锌钝化膜层的微观形貌发现仍存 在膜层不均匀的情况, 这可能导致耐蚀性能降低. 由 图中还可以看出, 钝化处理前后的镀锌板表面均略 有凹凸不平, 这是由基体试样本身的粗糙度决定的. 2.2 自腐蚀电位
是, 实验室内研究不同浓度 NaCl 对镀锌钢腐蚀Kaiyun App下载 全站规律 影响的报道相对较少. 本文采用腐蚀电位分析和电 化学阻抗谱技术研究经过三价铬钝化处理的镀锌钢 板在 4 种不同浓度 NaCl 溶液中的腐蚀行为并进行 对比分析.
实 验 基 材 为 Q235 钢, 试 样 尺 寸 为 40 mm× 40 mm×3 mm. 表面处理工艺流程为: 化学去油→水 洗→酸洗→水洗→镀锌→水洗→三价铬彩色钝化→ 水洗→干燥.
1. 山东大学化学与化工学院 济南 250061; 2. 中船重工七二五所 海洋腐蚀与防护重点实验室 青岛 266101
谱. 可以看出, 在整个浸泡过程中阻抗谱均呈现两个 时间常数. 根据阻抗谱特征的变化, 镀锌层浸泡的电 化学过程可分为初期、中期和后期三个阶段(图 4), 整个变化过程与开路电位的变化有一定的对应 关系.
浸泡 2 h 时, 阻抗谱上出现两个时间常数, 其高 频区域的容抗弧对应于镀锌层表面的钝化膜的阻 抗, 而低频范围的阻抗与镀锌层的表面状态有关. 随 着浸泡时间的延长, 高频容抗弧变小, 反映了钝化膜 的破坏和逐渐溶解. 对浸泡初期阶段的阻抗采用等 效 电 路 模 型 Rs(Qc(Rc(QpRp))) 可 获 得 很 好 的 拟 合 结 果, 如图 4b 所示. 其中, Rs 为溶液电阻, Qc 为膜层电 容, Rc 为膜层电阻, Qp 和 Rp 分别为镀锌层表面的电 容和电阻. 此外采用常相位角元件来代替电容以获 得更好的拟合效果. 此阶段 Rp 从 11600 Ω·cm2 减小 到 3356 Ω·cm2, 表明在浸泡初期水等侵蚀性介质导 致钝化膜破坏并溶解, 且很快穿过膜层的表面膜到 达镀锌层表面.
试样在 4 种不同浓度 NaCl 溶液中的自腐蚀电 位随时间的变化如图 2 所示. 由图可以看出电位的 变化区间均可归为三个阶段: (1)电位较负并短暂负 移; (2)电位缓慢正移, 该阶段持续时间较长, 且在 4
种浓度溶液中电位相差很小; (3)电位自某个浸泡时 间点开始迅速正移至最大值, 随后电位基本处于一 个平台.
摘要: 采用腐蚀电位分析和电化学阻抗技术研究了经钝化的镀锌钢在不同浓度的 NaCl 溶液中的腐蚀行为. 结
果表明, 镀锌钝化层在 NaCl 溶液中的腐蚀分为三个阶段: 钝化膜的溶解、镀锌层的阴极保护和钢基体的腐蚀.
浸泡初期主要受 Cl-浓度影响, 且浓度越高腐蚀越严重; 浸泡中期, 随着 Cl-浓度增加镀锌层耐腐蚀性能先减小
将 试 样 分 别 置 于 质 量 分 数 为 1%, 3%, 5% 和 7% NaCl 溶 液 中 进 行 室 温 下 的 全 浸 实 验, 使 用 LINI-T UT-55 万用表记录自腐蚀电位随时间的变 化. 采用美国 PARSTAT 2273 电化学综合测试系统 进行电化学阻抗谱(EIS)测试. 实验采用三电极体 系, 以待测试样为工作电极, 铂铌丝为辅助电极, 饱 和甘汞电极(SCE)为参比电极. 阻抗谱测试在开路电 位下进行, 扫描频率范围为 10 mHz ~100 kHz, 交流 激励信号幅值为 5 mV, 电极工作面积为 6.25 cm2.
