北京科技大學肖葵研究員團隊:模擬酸雨大氣環(huán)境鍍鋅鋼的室內(nèi)加速腐蝕行為和機理
2023-07-28 14:09:12
作者:表面技術 來源:表面技術
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模擬酸雨大氣環(huán)境鍍鋅鋼的室內(nèi)加速腐蝕行為和機理

鋅在許多室外使用環(huán)境中都具有很高的耐蝕性,熱鍍鋅及其合金憑借較高的防腐性能對鋼鐵材料起著減蝕延壽、節(jié)能節(jié)材的作用。本文通過室內(nèi)加速腐蝕試驗方法,研究了熱浸鍍鋅鋼在模擬酸雨環(huán)境下的腐蝕動力學,分析了其腐蝕產(chǎn)物的形成過程及發(fā)展變化規(guī)律,測試了腐蝕產(chǎn)物層的電化學性質(zhì)等,從而進一步闡明了鍍鋅鋼在模擬酸雨大氣環(huán)境中的腐蝕機制。
關鍵詞:熱浸鍍鋅鋼;酸雨大氣;室內(nèi)加速試驗;腐蝕機制

模擬酸雨大氣環(huán)境中GI板的腐蝕動力學相關曲線GI板在模擬酸雨大氣環(huán)境加速腐蝕試驗24、56、120 d后的XPS光譜圖

模擬酸雨大氣不同試驗周期GI板除銹后的3D共聚焦形貌

不同試驗周期后的GI板在酸性(1±0.1)g/L NaHSO3溶液中的電化學阻抗譜
1)GI在酸雨大氣環(huán)境中的腐蝕產(chǎn)物主要有ZnO、Zn4SO4(OH)6、ZnSO4·xH2O和Na2ZnSO4·4H2O。ZnSO4·xH2O和Na2ZnSO4·4H2O為可溶性產(chǎn)物,對鍍層沒有保護作用,ZnO很容易剝落成粉末,不能形成保護膜,Zn4SO4(OH)6對鍍層有很好的保護作用,但在腐蝕后期會產(chǎn)生分解。由截面分析結果可知,鍍層在酸雨環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物膜較薄,很容易被破壞。2)酸雨大氣環(huán)境苛刻,熱浸鍍鋅板產(chǎn)生了嚴重腐蝕。腐蝕產(chǎn)物首先呈島狀,在56、104 d時,試樣表面產(chǎn)生白銹并不斷增多,此時腐蝕產(chǎn)物呈片狀,在120 d時試樣表面紅銹面積增大,根據(jù)除銹后的表面形貌可知,該環(huán)境下熱浸鍍鋅板產(chǎn)生了密集的點蝕坑,點蝕坑的形狀深而窄,此時鍍層失效。從截面形貌可以看出,腐蝕產(chǎn)物分為兩層,外層的主要成分為Na2ZnSO4·4H2O。3)GI板在酸性氣溶膠中的腐蝕可以用溶解–沉淀機制來描述:Zn2+從陽極區(qū)域釋放出來,在陰極區(qū)域形成氫離子,Zn2+和電解質(zhì)中已經(jīng)存在的其他離子組合沉淀形成不同的腐蝕產(chǎn)物。腐蝕產(chǎn)物可以改變表面的離子和電荷傳輸,從而限制腐蝕速率。試驗開始24 d后,由于氧化層的耐蝕性無法抵抗酸雨環(huán)境,腐蝕速率很大,隨著時間的推移,腐蝕產(chǎn)物逐漸增多,又使得腐蝕速率降低。但由于酸性氣溶膠的作用,一方面氧化層在表面缺陷處溶解產(chǎn)生局部酸化,另一方面會促進相對穩(wěn)定的腐蝕產(chǎn)物Zn4SO4(OH)6產(chǎn)生溶解,使得腐蝕速率再次加快。
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