锈层下碳钢和耐候钢的微区和宏观腐蚀电化学行为
锈层下碳钢的腐蚀电化学行为特征
ｗ ｗｗ ． ｗｈｘ ． ｕ．ｄ ｃ ｂｐｋ ｅ ｕ．ｎ
锈 层 下碳 钢 的腐 蚀 电化 学行 为 特征
邹 妍 王 佳 ２ 郑 莹莹
２６０； ６ １０
（中 国海 洋 大 学 化 学化 工学 院， 东 青 岛 山
中国科学院金属研究所， 金属腐蚀与防护国家重点实验室， 阳 沈
关键词 ： 电化学行 为； 锈层； 极化电阻； 阴极还原 ； 傅 里叶变换红外光谱
中图 分 类 号 ： ０ ４ ６６
Ｅｌ ｃ ｒ ｃ ｍ ｉ ａ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｂｅ ａ ｉ ｒ ｆＲｕ ｔ ｄ Ｃａ ｂｏ ｔ ｅ ｅ ｔ ｏ ｈｅ ｃ ｌ Ｃｏ ｒ ｓ ｏ ｈ ｖ ｏ ｓｏ ｓ ｅ ｒ ｎ Ｓ ｅ ｌ
ｉｃ ｅ ｓ ｓｄ ｒｎｇ ｔ ｅ ｉ ｔａ ｍｍ ｅ ｓｏｎ ｐ ｒｏ ｎ ｒａ ｅ ｕ ｉ ｎｉ ｌｉ ｈ ｉ ｒ ｉ ｅ ｄ．Ａｆｅ ｏ —ｅｍ ｍ ｍ ｅ ｓｏ ｉ ｔｒ１ ｎｇ ｔｒ ｉ ｒｉ ｎ，ｉ ｅ ｒ ａ ｅ ． ｔｄ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｒ ｉ ｉｉｌｙ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓａ ｄ ｔｅ ｎ ｔａｌ ｎ ｒ ａ ｅ ｎ ｈ ｎ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓｇ ａ ｕａｌ ｉｈｉ ｍｅ ｓｏｎｔｍ ｅ Ｔｈ ｌ ｃｒ ｃ ｍ ｉａ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｅｒ ｓｅ ａｂｏ ｔｅ ｒ ｔｄｉｄ ｂ ｅ ｒ ａ ｅ ｒ ｄ ｌｙｗ ｔ ｍ ｒ ｉ ｉ ． ｅｅ ｅ ｔｏ ｈｅ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓｏｆｔ ｕ ｔ ｄ ｃ ｒ ｎ ｓｅ ｌｗｅ ｅ ｓｕ ｅ ｙ ｌ ｈ
钢结构的电化学行为与腐蚀机理
钢结构的电化学行为与腐蚀机理引言钢结构是一种广泛应用于建筑、桥梁等工程领域的重要材料。
然而，钢结构在使用过程中容易受到腐蚀的影响，导致结构的损坏和安全隐患。
了解钢结构的电化学行为与腐蚀机理对于设计和维护这类结构至关重要。
本文将探讨钢结构的电化学行为和腐蚀机理。
电化学行为钢结构的电化学行为主要由钢材中的电子和离子在介质中的传输与反应过程决定。
这些过程包括阴极和阳极反应以及腐蚀速率的测量。
阴极反应在钢结构中，阴极反应是指氧还原反应。
当钢结构暴露于大气中时，氧分子将在钢表面还原成水。
这个反应是电池的阴极半反应。
阴极反应会依赖于氧分子的浓度和钢表面的电位。
阳极反应钢结构中的阳极反应主要是铁的氧化反应。
钢的主要成分是铁，在湿润的环境中，铁会被氧气氧化成氧化铁。
阳极反应是电池的阳极半反应。
阳极反应的速率会随着钢表面的电位和环境条件的变化而变化。
腐蚀速率测量为了评估钢结构的腐蚀程度，需要测量腐蚀速率。
腐蚀速率可以通过多种方法进行测量，包括电化学极化曲线法、重量损失法和电化学阻抗谱法。
电化学极化曲线法通过测量钢结构在不同电位下的电流来计算腐蚀速率。
重量损失法则是通过对腐蚀前后的钢结构样品进行称重来计算腐蚀速率。
电化学阻抗谱法则是通过测量钢结构样品的交流电阻来计算腐蚀速率。
腐蚀机理在了解钢结构的电化学行为后，我们可以更好地理解腐蚀的机理。
腐蚀机理主要包括钢结构的氧化、溶解和产生金属离子的过程。
钢的氧化钢结构中的铁会与氧气相互作用，形成铁的氧化物。
这种氧化物在湿润的环境中容易形成锈迹，对钢结构造成腐蚀。
钢的溶解钢结构中的铁也会溶解于腐蚀介质中的水溶液。
这个过程会导致钢的损失和结构衰弱。
金属离子的产生在腐蚀过程中，钢结构中的铁会被氧气氧化成氧化铁，并产生铁离子。
这些铁离子会在周围环境中扩散，形成一个腐蚀电池。
铁离子的传输和反应会导致腐蚀的继续进行。
钢结构的电化学行为与腐蚀机理是导致钢结构腐蚀的关键因素。
了解这些行为和机理对于设计和维护钢结构至关重要。
钢结构腐蚀类型及防护方法
钢结构腐蚀类型及防护方法钢结构建筑具有施工便捷、抗震性能好、可回收等优点，但钢结构易锈蚀，了解防腐类型及防护是非常有必要的。
以下是小编为你整理推荐钢结构腐蚀类型及防护方法，希望你喜欢。
钢结构的腐蚀类型钢结构腐蚀类型有大气腐蚀，局部腐蚀和应力腐蚀。
(1)大气腐蚀钢结构受大气腐蚀主要是由空气中的水和氧等的化学和电化学作用引起的。
大气中的水汽在金属表面形成电解液层，空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂，二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。
钢构件表面受大气腐蚀形成锈层后，腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。
(2)局部腐蚀局部腐蚀在钢结构建筑中最常见，主要是电偶腐蚀、缝隙腐蚀。
电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合或者连接处，其中电位较负的金属腐蚀速度较快，而电位较正的金属受到保护，两种金属构成了腐蚀原电池。
缝隙腐蚀主要在钢结构不同结构件之间、钢构件与非金属之间存在的表面缝隙处，当缝隙宽度可让液体在缝内停滞时发生，钢结构缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025～O.1mm。
(3)应力腐蚀在某一特定的介质中，钢结构不受应力作用时腐蚀甚微，但受到拉伸应力后，经过一段时间构件会发生突然断裂。
由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆，所以往往造成灾难性后果，如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等。
根据钢结构腐蚀机理，其腐蚀是一种不均匀的破坏，腐蚀的发展很快，钢结构表面一旦发生腐蚀，腐蚀的蚀坑会由坑底向纵深迅速发展，使钢结构产生应力集中，而应力集中又会加快钢材的腐蚀，这是一种恶性循环。
腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低，导致承重构件在无明显的变形征兆下突然发生脆性断裂，造成建筑物倒塌。
钢结构腐蚀防护方法1、使用耐候钢介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列，耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成，具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性;耐候性为普碳钢的2~8倍，涂装性为普碳钢的1.5~10倍。
同时，它具有耐锈，使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗，省工节能等特点。
电化学方法测量钢铁锈层防腐性能
十 Ｊ “ ＾Ｌ ．
山 东 冶 金
Ｓ ａ ｄ ｎ Ｍｅａｌ ｒ ｙ ｈｎｏｇ ｔｌｕ ｇ
Ｖ０ －２ Ｎ０３ １３ －
Ｊ ｎ ２ ０ ｕ ｅ ０１
｛经验 １ｆ１ｆ１ ——牛 咕— 竹 竹 交流 ｝ ］ － 神
分别测 定不 同材料 无锈 和 带锈 情 况下的腐蚀规律是
切 实 可行 的 。
专业 。现为济南鲍德房地 产开发有限公司科长 、 工程师 ， 事工程 从 管理工作。
原 理 可以将 运行过 程 分为 两个 阶段 ， 据此 设置 两组
响 。 当下放 速度 变化 大时 ， 置给 定 的 向上 的 力矩 装
用， 为锈 层 电阻控 制下 的轻微 腐蚀 。 ３ 结 语
ｃ 带锈 试 样 及 无锈 试 样 ， ０１ｍｏ／ ｚ 溶液 ｒ 在 ． ｌ Ｎａ Ｏ Ｌ Ｓ
中的 阳极极 化 曲线 测试 。测 示仪 器采 用 Ｉ ２ Ｈ Ｂ恒 电
位 仪 ， Ｚ ８ 字 电压表 ， Ｐ一数 电解 池 （ ｔ电极 和饱 和甘 Ｐ） 汞 电极 。试样在 溶 液 中均 自然稳 定 ４ ｎ 随之 第 ０ ｍｉ ，
９ ０ｍｖ扩 大到 １ ０ ０ ０ｍＶ。从 以上特征 值表 明 ， ３ 耐候
分用硝基 清漆涂封 。
２ 试验 方 法。 用恒 电位 步 阶法 测量 １Ｍｎ ｕ ） ２ Ｃ—
钢 经 ２ａ 大气暴露 以后 ， 面生成较 致 密而稳 定的锈 表 层 ， 自然腐蚀状 态几乎钝化 ， 在 具有较 好 的防腐蚀作
探尺 运动反作 用的大 小。
环控 制 ， 据现场 实际情况对 Ｐ ４ （ 根 ６ ４ 主给 定值 的 源 ）
进 行修 改 ， 设置提 尺 时的速 度给 定值 。５ 放 尺 时 引 ）
各个合金元素对钢材腐蚀性能的影响-总结精华
各元素对钢材腐蚀性能的影响1、大气腐蚀耐候钢较普碳钢有良好的抗大气腐蚀能力，其中合金元素起到了决定性作用。
包括：1)降低锈层的导电性能，自身沉淀并覆盖钢表面：2)影响锈层中物相结构和种类，阻碍锈层的生长；3)推迟锈的结晶；4)加速钢均匀溶解；5)加速Fe2+向Fe3+的转化，并能阻碍腐蚀产物的快速生长；6)合金元素及其化合物阻塞裂纹和缺陷。
进一步研究结果表明，耐候钢中加人的合金元素对其耐大气腐蚀性能的影响不尽相同。
1.1影响大气腐蚀的环境因素钢在大气中的腐蚀率，除了与钢本身的化学成分、热处理状态有关外，还受大气环境因素影响。
大气腐蚀的典型环境有三种类型，即乡村大气、工业大气与海洋大气。
乡村大气对钢的腐蚀轻微，这是由于污染程度较轻。
影响乡村大气腐蚀的主要因素是降雨量、年平均气温和相对湿度。
钢在大气中的腐蚀是由于在钢表面形成有利于电化学反应的湿膜，致使腐蚀得以进行。
当大气中的湿度超过60%～70%时，钢的腐蚀速度将显著增加。
钢在工业大气中的腐蚀速率差异很大，主要是大气中污染成分和含量不同所致。
主要的污染成分有SO2、H2S、NH3、CO2、NO2、NO及HCl等。
另外大气中还含有水分，加剧了钢的腐蚀。
钢在海洋大气的腐蚀比前两种环境更严重。
主要是因为海洋大气中含有大量的氯化物微粒(如NaCl、MgCl2等)，这种微粒随着海雾飘落在钢的表面，形成一层电解质的湿膜。
钢在海洋大气中的腐蚀程度，受距离海平面的高度和海岸线的远近、风速、风向、气温、雨量、降雨周期、大阳辐射、季节、尘埃及鸟粪污染等因素的影响。
1.2影响大气腐蚀的元素1.2.1 铜早期发现含铜0.05%～0.20%的钢对耐大气腐蚀性能有所改善，从而开发了以铜为主要合金元素的耐大气腐蚀用钢。
钢中含0.2%～0.5%Cu，无论在乡村大气、工业大气或海洋大气中，都具有较普通碳钢优越的耐蚀性能。
一般含铜钢在海洋大气和工业大气中比乡村大气环境的耐蚀效果更佳。
腐蚀环境下锈层的成分及分类
腐蚀环境下锈层的成分及分类摘要伴随着经济技术的发展，对钢材的耐蚀性要求不断提高。
在不同的环境下，碳钢的腐蚀速率都有不同的变化。
在大气环境，海洋环境等不同的环境下，影响腐蚀的因素不同，生成的腐蚀产物也有不同的变化，内外锈层的成分也在改变。
大气环境下内锈层的成分主要以α-FeOOH和Fe3O4为主，外锈层为γ-FeOOH。
海洋环境下，腐蚀产物有Fe3O4、γ-Fe2O3、α-Fe2O3、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、FeOCl、GR*(1)。
1前言随着经济技术的发展，钢材被大量的应用于生活，工业中，但由于钢材在环境中的腐蚀，造成大量的损失，每年在大气环境下，有大量的材料遭到破坏。
根据《2009年中国海洋经济统计公报》，2009年我国海洋生产总值31964亿元，腐蚀损失占生产总值5%计算，那么每年海洋损失达到1.598亿元。
实际损失量远远大于这个数值。
许多人对于碳钢腐蚀进行研究，此次对各种环境下的锈层成分成分进行总结。
2 大气腐蚀产物对于腐蚀初期过程的锈层演化研究表明：碳钢的锈层的常见成分含有Fe2O3、α-FeOOH、γ-FeOOH、非晶的FeOOH和Fe3O4。
铁锈的发展是一个极其复杂的过程，在最初的阶段内可以形成绿锈，即铁的二价氧化物，三价氧化物，和氢氧化物的混合物，但此阶段锈层极不稳定，随着腐蚀的进行，锈层的主要成分转化为γ-FeOOH和非晶FeOOH，同时有少量的α-FeOOH生成，从而形成早期稳定的锈层结构。
据有些学者证实[]，在长期的大气暴晒过程中，金属材料的内外锈层组成会发生变化，内锈层会更加致密，主要由α-FeOOH组成(此前的主要成分为非晶的FeOOH),外锈层疏松，主要为γ-FeOOH组成。
Oh S J等人通过对放置在乡村大气，海滨大气，环境下环境下长达16年之久的6种碳钢表面形成的锈层进行研究发现，所有碳钢表面的锈层都分为内外两层，内层主要有α-FeOOH和Fe3O4。
锈层下碳钢和耐候钢的微区和宏观腐蚀电化学行为_夏妍
随干湿循环次数的增加，铁阳极溶解和氧消耗曲 线． 图 4 中纵坐标探针电流是图 2 和图 3 中线扫描 的峰电流（ 扣除背景电流） ，横坐标为循环次数． 由 图 4 可知，随着循环次数的增加，碳钢 Fe
2+
的浓度
变化先减小，后增大，但是到 18 次循环后又减小． 14］ 文献［ 已证明，钢腐蚀的阳极反应只有铁的阳极 溶解，说明阳极反应速率也是先减小后增大． 氧的 消耗基本处于增大的过程． 碳钢中 Fe 的溶解和氧 的消耗量在腐蚀初期变化趋势不同 ，但到腐蚀后期 趋势相同． 相对于碳钢，耐候钢的变化曲线是 Fe
，基底处的电流存在多个峰，而非平台，表明锈层 显． Fe 阳极溶解的线扫描图中［ 图 2 （ A） 和图 3 （ A） ］ 存在不同程度的缺陷，并非完整致密． 氧还原的电流峰较 Fe 阳极溶解电流峰宽，且电流大于 Fe 阳极 溶解电流，表明带锈碳钢和耐候钢的腐蚀行为均受到阳极溶解控制 ． 图 4 为碳钢 （ CS ） 和耐候钢 （ WS ）
No． 5
夏
妍等: 锈层下碳钢和耐候钢的微区和宏观腐蚀电化学行为
1247
［21 ， 22 ］ ． 学阻抗谱（ EIS） 和极化曲线等，具有速度快、信息多、无破坏性等显著优点 虽然室外暴露可以提供最可信的大气腐蚀信息 ，但是耗时太长． 实验室的加速实验可以在短时间
内提供有用的信息，并且可以判断特定大气环境下金属的耐蚀性能 ． 理论上，大气腐蚀是干湿交替条 － 件下金属表面的电化学反应，干湿交替和 Cl 的浓度是加速腐蚀实验中的重要因素． 根据以往的加速 ［19 ， 23 ， 24 ］ ，耐候钢上的锈层在有些情况下不如碳钢的锈层保护性好 ． 但是，间歇的干湿交替过 腐蚀实验 程有助于耐候钢形成保护性锈层 ． 本文以 NaCl 为腐蚀溶液，采用干湿交替的加速腐蚀实验，模拟研究 － 含 Cl 大气环境下的锈层对金属腐蚀失效过程的影响 ． 应用微区电化学技术与宏观的电化学方法研究 锈层下的碳钢和耐候钢的初始腐蚀行为 ，结合锈层的结构和组成分析，探讨了锈层下 2 种钢的微区阳 极溶解行为、阴极还原行为以及宏观电化学行为 ，并初步探讨了其机制．
碳钢和耐候钢在南京工业大气环境中的腐蚀行为
ｗＳｉ ０．０１３
ｗＭｎ ０．９００
ｗＰ ０．０７３
ｗＳ ０．０１０
ｗ（Ｃｒ＋Ｃｕ） ０．０２５
ｗＮｉ ０．００６
０．３４０
０．４６０
０．０７３
０．００５
０．６１６
０．００７
ｗＴｉ ＜０．００５ ０．０３４
％ ｗＡｌｔ ０．０３６ ０．０３０
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ；ｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌ；ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｓｔｅ展和建设中必不可少的重要物 资，其种类繁多，应用广泛。许多钢材在加工、运 输、使用过程中会与大气接触，造成一定程度的腐 蚀。大气环境尤其是工业大气，由于其常含有碳
中图分类号：ＴＧ１７２．３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８－０７１６（２０１９）０５－００１８－０７ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０７１６．２０１９．０５．００３
ＣｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌａｎｄｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｓｔｅｅｌｉｎＮａｎｊｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ
与普碳钢相比，耐候钢 由 于 添 加 了 Ｃｒ、Ｃｕ、 Ｎｉ、Ｍｏ、Ｒｅ等 元 素，可 改 变 腐 蚀 过 程 中 锈 层 的 物 化性质，获得较好的耐蚀性能［１］。评价耐候钢耐 蚀性最经典的方法是进行实地大气暴晒试验［２］。
闫秉昊等 碳钢和耐候钢在南京工业大气环境中的腐蚀行为
１９
近年来，许多学者采用锈层微观分析、ＸＲＤ、拉曼 光谱、电化学等多种手段进一步分析耐候钢的腐 蚀行为，重点对不同环境、不同合金元素含量的耐 候钢及其锈层的形成与发展进行分析［３－５］。本文 主要采用大气暴晒结合 ＳＥＭ、ＥＤＳ、电化学的方法 研究碳钢和耐候钢在南京亚热带季风工业大气条 件下的腐蚀行为，并解释耐候钢耐蚀性较强的原
碳钢和耐侯钢在若干典型环境下的腐蚀行为的研究
Ｕ０ｒｒ０Ｓ１０ｎｂｅｎａｖｌｏｒｏｌｅａｒｂｏｎｓｔｅｅｌａｎｄＷｅａｔｎｅｒｌｎ２ｓｔｅｅｌｉｎｓｅｖｅｒａｌｔＶｐｌＣａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ⑧Ａｕｔｈｏｒ’Ｓｓｉｇｎａｔｕｒｅ：一Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｓｓｉｇｎａｔｕｒｅ：ＥｘｔｅｒｎａｌＲｅｖｉｅｗｅｒｓ：【姓名∑驱整∑望僮。
王回１ＥｘａｍｉｎｉｎｇＣｏｍｍｉｔｔｅｅＣｈａｉｒｐｅｒｓｏｎ：ＥｘａｍｉｎｉｎｇＣｏｍｍｉｔｔｅｅＭｅｍｂｅｒｓ：Ｄａｔｅｏｆｏｒａｌｄｅｆｅｎｃｅ：ＩＩ目录摘要……………………………………………………………………………………………………………………．１Ａｂｓｔｒａｃｔ………………………………………………………………………………………………………………．４第一章绪论……………………………………………………………………………．．７１．１引言………………………………………………………………………………７１．２钢的大气腐蚀研究……………………………………………………………．８１．２．１大气腐蚀的本质…………………………………………………………８１．２．２钢的大气腐蚀影响因素…………………………………………………８１．２．２．１大气相对湿度和温度的影响……………………………………９１．２．２．２Ｃｌ璃子的影响……………………………………………………１Ｏ１．２．２．３Ｓ０２或Ｓ０４２。
的影响………………………………………………１１１．２．２．４Ｃ０２和ＨＣ０３‘的影响……………………………………………１１１．２．２．５两种或两种以上因素的共同作用……………………………一１１１．２．３钢的大气腐蚀研究方法进展…………………………………………１２１．２．３．１现场暴露实验方法研究进展…………………………………．．１２１．２．３．２室内加速实验方法研究进展…………………………………．．１３１．２．３．３电化学方法研究进展…………………………………………．．１３１．３锈层和钝化膜下钢腐蚀研究进展…………………………………………一１６１．３．１锈层下钢的腐蚀研究…………………………………………………．１６１．３．２人工钝化膜下钢的腐蚀研究…………．………………………………１８１．４扫描电化学显微镜（ＳＥＣＭ）简介…………………………………………２ｌ１．４．１基本原理………………………………………………………………．．２１１．４．２ＳＥＣＭ在金属腐蚀研究中的应用……………………………………．２５１．４．２．１钢／铁的腐蚀………………………………………………………２５１．４．２．２铝的腐蚀…………………………………………………………２８１．４．２．３钛的腐蚀…………………………………………………………２９１．４．２．４铜的腐蚀…………………………………………………………２９１．４．２．５其它金属的腐蚀…………………………………………………３０ＩＶ浙江大学博士学位论文ｏｒｉｎｏｒｓｓＣｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｃａｒｂ日ｓｔｅｅｌａｎｄ，ｅａｔｈｅｒｉｎｇｔｅｌｅｏｂｅｈａｖｉｏｒＯｌｃａｒＤｏｎｓｔｅｅｌａｎｌｌｗｅａｍｅｒｍＲｓｔｅｅｌｉ‘ｎｓｅｖｅｒａｌ钾ＡｂｓｔｒａｃｔＡｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅｓｔｅｅｌｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｌｍｏｓｔｔｈｅｗｈｏｌｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｄｏｍａｉｎｆｏｒｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｂｒｉｄｇｅｓ，ｒａｉｌｗａｙｓ，ｖｅｈｉｃｌｅｓ，ｓｈｉｐｓｓｔｅｅｌ，ｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔｏｎｌｙａｎｄａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｍａｃｈｉｎｅ－ｍａｋｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，ｂｕｔａｌｓｏａｐｐｌｉｅｄｔｏｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｏｃｅａｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｂｕｎｄａｎｔｌｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｉｎ、ｈｉｇｈｌｙａｇｇｒｅｓｓｉｖｅｍｅｄｉｕｍ，ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ｓｅａｗａｔｅｒａｎｄｓｏｉｌｉｓＳＯｐｏｏｒｔｈａｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｓｏｃｉａｌｌｏｓｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｂｒｉｎｇｓａｂｏｕｔｉｓｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｈｕｇｅ，ａｎｄｔｈｅｃｏｓｔｆｏｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｓｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｈｉｇｈ．Ｆｏｒｔｕｎａｔｅｌｙ，ｔｈｅｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｓｔｅｅｌｗｈｉｃｈｉｓｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｈｉｇｈｌｙｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｉ＇ｏｍｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｔｒａｃｅａｌｌｏｙｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｓｔｅｅｌｈａｓｒｅａｃｈｅｄｔｏ２－８ｔｉｍｅｓｏｆｏｒｄｉｎａｒｙｓｔｅｅｌ．Ａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌａｎｄｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｓｔｅｅｌａｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｐａｉｄａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏ．Ｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｓｔｅｅｌｉｎＴＥＬｓ，ｔｈｅｓｔｅｅｌｓｗｉｔｈｒｕｓｔａｎｄｐａｓｓｉｖｅｆｉｌｍｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｖｉａｍｉｃｒｏ．．ａｎｄｍａｃｒｏ．．ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｃｏｍｂｉｎｉｎｇｐｈｙｓｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｌｉｓｔｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｅｘｈａｕｓｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｍａｉｎＴｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｓｔｅｅｌｕｎｄｅｒｔｈｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｌａｙｅｒ（ＴＥＬ）ａｔｖａｒｉｏｕｓｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｉｅｓ（Ｒｎｓ）ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｃａｔｈｏｄｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＩＳ），ＯＭ，ＳＥＭ／ＥＤＳ，ＸＲＤａｎｄＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｉｍｍｅｒｓｉｏｎｓｔａｇｅ（ｆｉｒｓｔ２ｈ），ｔｈｅ１００ｔｈｅｎ４００Ⅲ［１１ＴＥＬｈａｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅ，ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｂｙ２００ｌａｍａｎｄ５０ｇｍ，ａｎｄｆｏｒｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｂｅｔｗｅｅｎ１００ａｎｄ５０ｇｍ，ｇｍ．ＴｈｅｒｅｉｓａｐｏｉｎｔｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｕｎｄｅｒＴＥＬｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆ０２ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｅｘｃｅｐｔ５０ｇｍＴＥＬ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙａｎｏｄｉｃｐｒｏｃｅｓｓ．Ｆｏｒｔｈｅ５０ａｎｄ１００ｌａｍＴＥＬ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｉｓ４了反馈模式，产生．收集模式也是一常用的ＳＥＣＭ应用模式，包括基底产生／探针收集模式（ＳＧ厂ｒＣ）和探针产生／基底收集模式（ＴＧ／ＳＣ）。
耐候钢在海洋大气中的的腐蚀
摘录通过对暴露在海洋气候中耐候钢和碳钢历时四年的研究和回归运用分析，所用的研究的方法有对铁锈结构的观察，X射线衍射观察法，拉曼光谱观察法和电化学阻抗测定法。
研究结果表明：耐候钢的腐蚀分为两步，第一步：腐蚀刚开始腐蚀速率较高;第二步;随着腐蚀时间的加长由于逐渐形成了致密的氧化膜，显著降低了腐蚀速率。
在黑暗中对碳钢锈层进行偏振光观察，锈的表层中的氢氧化铁被金属铬取代了。
此外，以氯化钠溶液为电解液，锈蚀钢作为电极设计一个可逆电池，利用对锈蚀钢的电化学阻抗谱外推出钢的保护能力。
2002年艾斯维尔科学技术数据库保留所有权利。
一引言米西瓦等人和山下等人通过对在海洋环境中的耐受钢形成的保护锈层的生长研究发现在海洋环境中耐候钢之所以不能像在传统环境中一样形成保护层是由于海水中氯离子的侵蚀作用。
然而在工业和农业上方面，耐候钢风化形成的锈层对减缓腐蚀率起阻碍作用。
此外，奥克达等人指出耐候钢锈层可分为两层：内锈层与外锈层。
内锈层由像铬、铜等含量比较大的合金元素组成的致密层，具有保护钢铁的作用。
外锈层：有裂纹和空隙无法抑制腐蚀性电解液的进入。
在最近发表的论文中，有人测定了在利用电化学阻抗图谱研究了碳钢在自然盐水中锈层形成的特点。
最近科学家们达成了一个共识：在有氯离子的存在下有些合金元素对钢铁的腐蚀有缓释作用。
在海洋环境中提高金属的保护能力，降低钢铁的腐蚀速率的关键是调整钢铁的组成成份。
在本文中，通过对中国宝钢集团制造的钢在青岛市的海岸海洋大气暴露下进行了为期四年的研究，提出了一种新的防腐机制。
二实验2-1暴露测试由宝钢公司提供的耐候钢试片（60mm×100mm×4mm）和低碳钢试片（60mm×100mm×3mm）放置在青岛市的海岸，向南45°，在此海洋环境中放置四年。
钢的成分表1给出，和主要的气象资料和大气污染数据由表2给出。
表一化学成分（重量%）在中国的青岛市海岸暴露试验钢表二T是温度，R H是相对湿度。
海洋大气环境下碳钢腐蚀锈层电化学行为研究
海洋大气环境下碳钢腐蚀锈层电化学行为研究何建新，魏 薇，周 漪，肖 敏（中国兵器工业第五九研究所，重庆，400039, E-mail: swan59@ ）摘要：碳钢在海洋大气环境中开展了2年海洋平台大气暴露试验，对不同周期的带锈试验样品进行电化学行为测试。
结果表明，随着户外暴露时间的延长，大气腐蚀产物使基体进一步腐蚀阳极过程受到显著阻滞，自腐蚀电位正移，极化电阻率增大。
关键词：碳钢；海洋大气；锈层；电化学简介：目前我国开发海洋资源的大背景下，在海洋平台上有效的开展典型金属材料在湿热海面大气中的腐蚀规律及机理研究，积累相关数据，为海洋钻井平台和舰船用钢材在湿热海面大气中的腐蚀设计选材提供依据和支撑已成为当前急需要开展的工作。
因此，研究海面大气环境碳钢的腐蚀特征和腐蚀规律对国家经济建设和国防建设在南海地区的选材用材具有重要意义。
实验：试验样品采用轧制Q235钢板切割制成，样品尺寸分别为200mm ×100 mm ×5 mm ，样品表面经刨、铣后，采用100#～1000#的砂纸逐级打磨至光亮，光洁度要求达到△7～△8，涂上防锈油备用。
样品投试前，用汽油粗洗除去表面的油垢，然后用蒸馏水充分冲洗去掉汽油，冲洗干净的样品立即投入无水酒精中，然后取出吹干臵于干燥器中，放臵24小时后投试。
试样投放在海南万宁大气试验站海洋平台，固定于朝南暴露架上，试样与水平面成45°角，试验样品定期回收。
采用电化学方法测试带锈试样自腐蚀电位、极化电阻率和电化学交流阻抗，测试过程中采用3.5 wt.%的NaCl 溶液。
采用SEM 、EDX 和XPS 分析腐蚀形貌和腐蚀产物。
结果与讨论：随着户外暴露时间的延长，自腐蚀电位均正移，大气腐蚀生成锈层使阳极过程受到显著阻滞，自腐蚀电位正移近300mV 。
极化电阻率由六个月时的172Ω〃cm 2增加至2000Ω〃cm 2以上，耐蚀性均有所提高，同时锈层对基体的一定保护作用主要体现在前12个月，24个月时试样的自腐蚀电位和极化电阻率相对前期测试结果变化不明显。
腐蚀环境下锈层的成分及分类
腐蚀环境下锈层的成分及分类摘要伴随着经济技术的发展，对钢材的耐蚀性要求不断提高。
在不同的环境下，碳钢的腐蚀速率都有不同的变化。
在大气环境，海洋环境等不同的环境下，影响腐蚀的因素不同，生成的腐蚀产物也有不同的变化，内外锈层的成分也在改变。
大气环境下内锈层的成分主要以α-FeOOH和Fe3O4为主，外锈层为γ-FeOOH。
海洋环境下，腐蚀产物有Fe3O4、γ-Fe2O3、α-Fe2O3、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、FeOCl、GR*(1)。
1前言随着经济技术的发展，钢材被大量的应用于生活，工业中，但由于钢材在环境中的腐蚀，造成大量的损失，每年在大气环境下，有大量的材料遭到破坏。
根据《2009年中国海洋经济统计公报》，2009年我国海洋生产总值31964亿元，腐蚀损失占生产总值5%计算，那么每年海洋损失达到1.598亿元。
实际损失量远远大于这个数值。
许多人对于碳钢腐蚀进行研究，此次对各种环境下的锈层成分成分进行总结。
2 大气腐蚀产物对于腐蚀初期过程的锈层演化研究表明：碳钢的锈层的常见成分含有Fe2O3、α-FeOOH、γ-FeOOH、非晶的FeOOH和Fe3O4。
铁锈的发展是一个极其复杂的过程，在最初的阶段内可以形成绿锈，即铁的二价氧化物，三价氧化物，和氢氧化物的混合物，但此阶段锈层极不稳定，随着腐蚀的进行，锈层的主要成分转化为γ-FeOOH和非晶FeOOH，同时有少量的α-FeOOH生成，从而形成早期稳定的锈层结构。
据有些学者证实[]，在长期的大气暴晒过程中，金属材料的内外锈层组成会发生变化，内锈层会更加致密，主要由α-FeOOH组成(此前的主要成分为非晶的FeOOH),外锈层疏松，主要为γ-FeOOH组成。
Oh S J等人通过对放置在乡村大气，海滨大气，环境下环境下长达16年之久的6种碳钢表面形成的锈层进行研究发现，所有碳钢表面的锈层都分为内外两层，内层主要有α-FeOOH和Fe3O4。
工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-2008
（4）予应力——钢筋直径、张拉方式、锚具类型 防腐涂层 ；
耐腐蚀金属 说明：予应力——先张；后张(有粘结；无粘结；缓粘结；体外张拉„)
无粘结(油+套管保护、钢筋涂环氧、可检测、易更换)
四、结
定量要求：
构
4.3 钢结构：定量要求、截面形式、节点构造
（1）最小厚度(强制)： 钢板组合的杆件，不小于6㎜。 闭口截面杆件，不小于4㎜。 （2）最小螺栓：M12 角钢截面的厚度不小于5㎜。 （3）最小焊缝：8mm & 母材 （4）除锈等级：Sa2.5
一、总
则
“腐蚀”——材料在环境的物理、化学作用下性能的劣化 (外观变化、重量变化、强度损失、腐蚀速度) 本规范适用于受腐蚀性介质作用的工业建筑物和构筑物
二、术
1. 腐蚀性分级 强、中、弱、微（无） 2. 防护层使用年限
语
防护层使用年限
腐蚀等级
结构类型
涂层厚度
预估、查表（第5章“建筑”表5.2.2 5.2.3 5.2.5） 当使用年限超过预估年限时：评估、大修、继续使用
防护层使用年限 （a）
5～10
防腐蚀涂层， 厚度≥120μ m 注：1 2 3 4
2～5
防腐蚀涂料的品种，应按本规范第 7.10 节确定。 混凝土表面不平时，宜采用聚合物水泥砂浆局部找平。 室外工程的涂层厚度宜增加 20～40μ m。 当表中有多种防护措施时，可根据腐蚀性介质和作用程度以及构件的重要性等因素选用 其中一种。
说明：东海大桥—叠合梁，但措施严密
四、结
4.7～4.9 地基基础
构
地基处理：单液硅化法(湿陷性黄土)酸碱皆不可
说明：施工时——采用水玻璃介质（碱性） 完成后——二氧化硅（不耐碱）
碳钢和耐候钢在盐雾环境下的腐蚀行为研究
碳钢和耐候钢在盐雾环境下的腐蚀行为研究张琳;王振尧;赵春英;曹公望;刘艳洁【摘要】Objective To study the corrosion process of Q235 steel and weathering steel in 3.5% NaCl cyclic salt spray/dry accelerated corrosion experiment and to compare their corrosion resistance. Methods Weight-loss method, XRD,SEM and electrochemical test. Results The rust layer of Q235 steel and weathering steel had no significant protective effect,but the weather resistance of weathering steel was slightly better than that of Q235 steel. Conclusion In simulated Marine atmospheric environment,the weathering steel had no superiority. The weathering steel is not applicable to marine atmospheric environment.%目的：研究Q235钢和耐候钢在3.5%（质量分数）NaCl盐雾/干燥循环加速腐蚀试验中的腐蚀过程，比较它们的耐腐蚀性。
方法采用腐蚀失重分析、X-射线衍射分析、扫描电镜观测和电化学测试等进行研究。
结果 Q235钢和耐候钢的锈层没有明显的保护作用，但耐候钢的耐蚀性略优于Q235钢。
结论在模拟海洋大气环境中，该耐候钢没有优越性，说明该耐候钢不适用于海洋大气环境中。
金属材料的局部电化学腐蚀行为与机理
金属材料的局部电化学腐蚀行为与机理金属材料广泛应用于各个领域，但是在使用过程中会发生腐蚀现象，严重影响材料的使用寿命和安全性能。
局部电化学腐蚀是一种常见腐蚀形式，本文将介绍局部电化学腐蚀的行为和机理。
一、局部电化学腐蚀的概念局部电化学腐蚀是指金属表面的一部分区域在电化学环境下发生腐蚀，而其他部分没有腐蚀的现象。
比如，在海洋环境下，常常会看到铁锈（Fe2O3）形成的斑点，这就是产生了局部电化学腐蚀的结果。
二、局部电化学腐蚀的分类局部电化学腐蚀的分类有很多种，其中较为常见的有晶间腐蚀、点蚀腐蚀、脱合腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等。
1. 晶间腐蚀晶间腐蚀是指材料中的晶界处发生腐蚀。
由于晶界处多数情况下比晶体体积更小，容易形成电池，所以晶界处比晶体更容易腐蚀。
同时，晶界也比晶体原子间距小，质点扩散性差，这也是晶间腐蚀的一种原因。
2. 点蚀腐蚀点蚀腐蚀是指表面出现点状或突起的小孔，并向深部腐蚀穿孔，哑端和贯通腐蚀的现象。
这种腐蚀一般伴随着局部缺陷（如夹杂、气孔、尺寸不一致等）。
3. 脱合腐蚀脱合腐蚀是指在轴向载荷下，材料绕一个锥形区域削薄的现象。
由于锥形区域外围的应力小于材料的屈服强度，所以这部分会继续承受载荷，因此加剧了局部腐蚀。
4. 缝隙腐蚀缝隙腐蚀是指在缝隙区域内，在电化学环境中发生的腐蚀。
这种腐蚀一定程度上可以归纳为晶间腐蚀的一种，但其特征在于腐蚀介质可从相邻区域浸入缝隙，并在其中积累更高的氯化物或酸度，从而引发腐蚀。
5. 应力腐蚀应力腐蚀是指在受到拉伸或压缩等应力作用下，在特定的化学环境中，材料表面的一部分区域发生腐蚀的现象。
这种腐蚀是材料在受到应力时的一种失稳状态的表现。
三、局部电化学腐蚀的机理局部电化学腐蚀的机理可以简单地归纳为两个阶段：发生腐蚀的弱点的形成和腐蚀反应的发生。
1. 弱点的形成很多材料的表面都不是完美无缺的，常常存在着各种缺陷，还可能受到一定的机械强度影响，局部腐蚀的发生往往需要同时满足腐蚀介质、电位、阳极材料本身和环境条件等一系列的条件。
电化学腐蚀对金属材料耐蚀性的评价
电化学腐蚀对金属材料耐蚀性的评价电化学腐蚀对金属材料耐蚀性的评价电化学腐蚀是指金属与周围环境中的电解质溶液或其他电解质介质之间发生的化学反应。
这种腐蚀过程与金属表面和溶液之间的电化学反应有关。
金属材料的耐蚀性取决于多个因素，包括金属的化学成分、晶体结构、表面处理和环境条件等。
首先，金属的化学成分对其耐蚀性起着重要作用。
不同金属具有不同的化学性质，因此在特定环境中的腐蚀行为也会有所不同。
例如，不锈钢中含有铬和镍等合金元素，使得其对大多数腐蚀介质具有较好的耐蚀性。
而铁在湿润空气中容易发生氧化反应，导致锈蚀。
其次，金属的晶体结构也会对其耐蚀性产生影响。
金属的晶体结构会影响其在电化学反应中的活性。
例如，晶粒边界处会形成电化学偶对，易于引发腐蚀。
此外，一些金属可能会通过掺杂或合金化来改变晶体结构，以提高耐蚀性。
例如，钛合金通过添加其他金属元素，可以显著提高其耐蚀性。
表面处理也是影响金属耐蚀性的重要因素之一。
表面处理包括物理方法和化学方法。
物理方法主要包括抛光、喷砂和电镀等，可以提高金属的光洁度和耐蚀性。
化学方法包括表面涂覆保护膜，如涂层、涂漆和电化学沉积等。
这些方法可以在金属表面形成一层保护膜，防止腐蚀介质对金属的侵蚀。
最后，环境条件对金属的耐蚀性也有重要影响。
湿度、温度、氧气含量和腐蚀介质的成分等环境因素都会影响金属的腐蚀速率。
一般来说，高湿度、高温度和含氧量较高的环境会加速金属的腐蚀。
此外，一些特殊的环境因素，如酸性、碱性、盐水等，也会对金属的腐蚀速率产生重要影响。
综上所述，金属的耐蚀性受多个因素的影响。
化学成分、晶体结构、表面处理和环境条件等都是决定金属腐蚀行为的重要因素。
为了提高金属材料的耐蚀性，可以通过选择合适的金属材料、优化晶体结构、进行表面处理和控制环境条件等方式来减缓腐蚀过程，延长金属材料的使用寿命。
钢结构防腐蚀问题论文
钢结构防腐蚀问题探讨【摘要】钢结构构件在使用中与环境中的介质接触，钢材中的铁与介质产生化学反应,导致钢材被腐蚀，也称为锈蚀。
钢材的腐蚀，轻者钢材力学性能下降，重者将导致构件破坏，造成建筑物倒塌等严重后果，因此钢结构的防腐处理应引起重视。
本文结合现场的施工经验,简要的分析了施工中钢结构的腐蚀原因及防腐蚀的应对措施。
【关键词】钢结构；施工；防腐蚀20世纪以来，随着钢结构的逐步推广应用，在各个领域中使用钢结构日渐增加，关于钢结构的腐蚀与防护问题也逐渐受到业界有识之士的关注与重视。
1。
腐蚀与防护的重要性腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致的一种破坏性侵蚀。
由于腐蚀是一种悄悄在进行的破坏,不易发现，不像地震和火山等自然灾害那样引人关注。
所以对于腐蚀造成的破坏和损失往往给人的印象不那么深刻.据调查表明，目前全球每年因腐蚀所带来的损失高达7000亿美元，世界工业发达国家组织的腐蚀损失因材料的腐蚀破坏给各工业国家带来的经济损失为其每年 GDP的 2％～4％。
我国因为腐蚀造成的经济损失高达人民币5000亿元,比美国小但比日本大。
调查也表明如采用现代腐蚀与防护科学知识,采取有效的防护措施，则可以挽回损失 40％以上。
这些触目惊心的事实让我们更加注意到钢结构的防腐蚀与防护的重要性.2.1钢结构除锈除锈工艺是钢结构防腐蚀的前提与保证，常用的表面处理方法有：2。
1.1手工处理。
用手工可以除去工件表面的氧化皮和锈迹，但手工处理清理不彻底，质量差,生产效率低.2。
1。
2化学处理。
主要是利用碱性或酸性溶液，使工件表面的油污及氧化物溶解在碱性或酸性的溶液中,以达到去除工件表面氧化皮、锈迹及油污的目的。
但若时间控制不当，即使加缓蚀剂，也能使钢材产生过蚀现象。
对于较复杂的结构件和有孔的零件,若处理不当，浸入孔穴或缝隙中的余酸难以彻底清除,将成为隐患，因此化学处理适用于对薄板件清理。
且化学物质易挥发，成本高，若化学排放处理不当,会对环境造成严重的污染。
钢的耐蚀性
电化学腐蚀机理 1、电化学腐蚀的实质 钢在电解质溶液中，由于本身微观上的成分、组织
和应力的不均匀，导致微区域间电极电位的差异，形成
了微阳极区和微阴极区，构成原电池。 2、电极极化曲线 实验研究证明：腐蚀开始后，阴、阳极的电位会发生 变化，即向着电位差减小的方向变化。这种电极电位的变
化称为极化。（阳极变正，阴极变负，电位差缩小）
同理，A点的腐蚀电流I较
大，钢易腐蚀。
极化作用对提高金属的耐蚀性意义很大。一切增强阳 极极化或阴极极化的因素，都提高金属的耐蚀性。在不
锈钢的研究发展中，使钢的阳极相具有好的钝化性能，
并调节阴极相，使之极化曲线交于钝化区，这是钢即获 得很高的耐蚀性。
3、电化学腐蚀的类型（P79）
1）一般腐蚀：又称均匀腐蚀或连续腐蚀。这种腐蚀易辨 别，一般不易带来危险的失效事故。
2）晶界腐蚀：一般，晶界较晶内具有较大的活性。当晶 界分布有夹杂物和偏聚有溶质原子时，晶界的电位进一 步降低，晶界与晶内的电位差加大，这时则会引起晶界
的深腐蚀。
3）点腐蚀：又称孔蚀，是不锈钢的钝化膜局部破坏引起。 4）应力腐蚀：应力和腐蚀介质共同作用的结果，即钢内裂 纹尖端处阳极溶解时促进了裂纹的形成和扩展。 5）氢脆：钢处于张应力状态时，由于腐蚀吸收阴极的析氢 而产生的破裂。
铁素体型；
奥氏体型；
双相型；
沉淀硬化型；
(奥氏体型不锈钢约占不锈钢总产量的70％)
马氏体不锈钢 碳0.1%～1.0%，铬12%～18%。此类钢只在氧化性
介质中(如大气、海水、氧)耐蚀性很低；钢的耐蚀性随
铬含量的降低和碳含量的增加而降低，钢的强度、硬度
奥氏体不锈钢 在Cr18Ni8(18-8)基础上发展起来的，低碳(＜0.12％)、
316、304、碳钢不同材质之间对电化学腐蚀的抵抗程度
316、304、碳钢不同材质之间对电化学腐蚀的抵抗程度摘要：一、引言二、316不锈钢与304不锈钢的电化学腐蚀抵抗程度比较三、碳钢的电化学腐蚀抵抗程度四、不同材质间的电化学腐蚀抵抗程度影响因素分析五、结论与建议正文：作为一名材料科学家，了解不同材质的电化学腐蚀特性至关重要。
本文将重点讨论316、304不锈钢和碳钢之间的电化学腐蚀抵抗程度，以期为相关领域提供实用的参考依据。
一、引言电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生氧化还原反应导致的一种腐蚀形式。
不锈钢和碳钢因其广泛的应用而备受关注。
其中，316、304不锈钢和碳钢在抵抗电化学腐蚀方面表现出明显的差异。
二、316不锈钢与304不锈钢的电化学腐蚀抵抗程度316不锈钢和304不锈钢均属于奥氏体不锈钢，具有较高的铬含量（>18%）和镍含量（8%-10%）。
在相同条件下，316不锈钢的电化学腐蚀抵抗程度较304不锈钢更高。
这是因为316不锈钢中添加了2-3%的钼，使其在还原性环境下具有更好的耐蚀性能。
三、碳钢的电化学腐蚀抵抗程度碳钢是一种含碳量较高的钢铁材料，其电化学腐蚀抵抗程度相对较低。
在腐蚀环境下，碳钢表面易形成氧化膜，但由于碳钢中的铬含量较低（<1%），氧化膜的保护作用有限。
因此，碳钢在腐蚀条件下的耐蚀性能较差。
四、不同材质间的电化学腐蚀抵抗程度影响因素分析1.铬含量：铬是提高不锈钢耐蚀性能的关键元素，高铬含量有利于形成稳定的氧化膜，降低电化学腐蚀的风险。
2.镍含量：镍能够促进不锈钢中奥氏体的形成，提高不锈钢的耐蚀性能。
3.钼含量：钼可以提高不锈钢在还原性环境下的耐蚀性能，如316不锈钢。
4.碳含量：碳含量越高，钢铁材料的电化学腐蚀抵抗程度越低。
五、结论与建议综上所述，316、304不锈钢在电化学腐蚀抵抗程度上优于碳钢。
在实际应用中，根据不同腐蚀环境和工作条件，选择适合的材料至关重要。
此外，通过合理的热处理和表面处理工艺，可以进一步提高不锈钢的耐蚀性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0. 50 Cr， 0. 20 Ni， 0. 02 Nb 和余量的 Fe． FcMeOH（ 光谱纯） 和 Na2 B4 O7 （ 光谱纯） 购自 Alfa Aesar 公司， NaCl（ 光谱纯） 购自阿拉丁公司． 1． 2 测 试 SECM 采用上海辰华仪器有限公司 CHI920C 扫描电化学显微镜测试． 电化学阻抗谱和极化曲线分 别用 VMP2 多通道电化学工作站（ Ametek，USA） 和上海辰华 CHI 630C 恒电位仪进行测试． 微观结构用 Hitachi S4800 扫描电子显微镜 （ SEM ） 观察； 并结合附带的能谱仪测定元素组成． 粉末 X 射线衍射 （ XRD） 谱用［ PANalytical XPert PRO MPD Xray system （ Netherlands） ］ 衍射仪测定． XRD 检测时将锈层 从碳钢和耐候钢上刮下，并研磨成粉末进行测试，Cu Kα 靶，功率为 40 kV × 40 mA，扫描速度为 2° / min． 1． 3 实验过程 配制用于确定探针与基底距离的溶液 0. 5 mmol / L FcMeOH + 0. 1 mol / L Na2 B4 O7 和用于腐蚀研
1
1． 1
实验部分
试 剂 Q235 碳钢和耐候钢由武汉钢铁研究院提供 ，碳钢的化学成分为 0. 15 C ， 0. 49 Mn， 0. 22 Si， 0. 017 P， 0. 014 S 和余量的 Fe，耐候钢的化学成分为 0. 07 C ， 1. 21 Mn， 0. 30 Si， 0. 02 P， 0. 008 S， 0. 30 Cu，
0815． 收稿日期： 201251131005 ） 和浙江省自然科学基金（ 批准号： Y4110074 ） 资助． 基金项目： 国家自然科学基金（ 批准号： 51171172 ， mail： nelson_cao@ zju． edu． cn 联系人简介： 曹发和，男，博士，副教授，主要从事材料电化学、腐蚀与防护研究． E-
［6 ］ ［3 ～ 5 ］
，氧化还原介质为 Br － / Br2 ． 研究结果表明，基底上覆盖有 TiO2 的区域表现
－ 出很高的导电性，Br 在这些区域上方被氧化为 Br2 ，Br2 被探针收集发生相应的还原反应而被检测．
、铝及铝合金［7 ～ 9］及不锈钢［10 ～ 12］的腐蚀研究． SECM 的 SG / TC 模式也被用于研究铁、 ［13 ， 14 ］ 2+ 3+ ［15 ］ 钢 的阳极溶解行为，基底上溶解的 Fe 或 Fe 可以在探针上被直接检测出来． Baltes 等 发现， SECM 探测活性物质的浓度具有很高的精确度和分辨率 ，即探针的尺寸可以决定有明显浓度梯度的区
随干湿循环次数的增加，铁阳极溶解和氧消耗曲 线． 图 4 中纵坐标探针电流是图 2 和图 3 中线扫描 的峰电流（ 扣除背景电流） ，横坐标为循环次数． 由 图 4 可知，随着循环次数的增加，碳钢 Fe
2+
的浓度
变化先减小，后增大，但是到 18 次循环后又减小． 14］ 文献［ 已证明，钢腐蚀的阳极反应只有铁的阳极 溶解，说明阳极反应速率也是先减小后增大． 氧的 消耗基本处于增大的过程． 碳钢中 Fe 的溶解和氧 的消耗量在腐蚀初期变化趋势不同 ，但到腐蚀后期 趋势相同． 相对于碳钢，耐候钢的变化曲线是 Fe
2 究的 0. 1 mol / L NaCl 溶液． 试样形状为圆柱形，用聚四氟乙烯封装，工作端面的面积为 0. 20 cm ． 在 # 600 # 和 1000 # 的金相砂纸逐级打磨，然后用 0. 25 μm 的 Al2 O3 抛光膏 电化学测试前，试样分别用 400 ，
抛光，最后用去离子水清洗，用酒精除油后冷风吹干，置于干燥器中备用． 用于 SECM 研究的基底电 极如图 1 所示． 电极上的 2 条不导电胶带用来确定探针与基底间距 ，其狭缝距离约为 300 μm． 用 0. 10 mol / L NaCl 溶液，按 0. 19 mL / cm2 的用量将实验溶液滴加至试样表面 ，待溶液铺展均匀，放入 30 ℃ 鼓 风干燥箱中得到带锈样品． 每 3 h 为一个循环周期，用蒸馏水洗去表面盐分，以防结晶较大的颗粒影 响锈层结构，同时防止洗掉腐蚀产物，得到用于 SECM 微观研究和电化学测试所需要的带锈碳钢和耐 候钢样品． 将探针精确定位于基底电极上方，施加电压． 参比电极均为 Ag / AgCl （ 3 mol / L KCl ） 电极，
No． 5
夏
妍等: 锈层下碳钢和耐候钢的微区和宏观腐蚀电化学行为
1247
［21 ， 22 ］ ． 学阻抗谱（ EIS） 和极化曲线等，具有速度快、信息多、无破坏性等显著优点 虽然室外暴露可以提供最可信的大气腐蚀信息 ，但是耗时太长． 实验室的加速实验可以在短时间
内提供有用的信息，并且可以判断特定大气环境下金属的耐蚀性能 ． 理论上，大气腐蚀是干湿交替条 － 件下金属表面的电化学反应，干湿交替和 Cl 的浓度是加速腐蚀实验中的重要因素． 根据以往的加速 ［19 ， 23 ， 24 ］ ，耐候钢上的锈层在有些情况下不如碳钢的锈层保护性好 ． 但是，间歇的干湿交替过 腐蚀实验 程有助于耐候钢形成保护性锈层 ． 本文以 NaCl 为腐蚀溶液，采用干湿交替的加速腐蚀实验，模拟研究 － 含 Cl 大气环境下的锈层对金属腐蚀失效过程的影响 ． 应用微区电化学技术与宏观的电化学方法研究 锈层下的碳钢和耐候钢的初始腐蚀行为 ，结合锈层的结构和组成分析，探讨了锈层下 2 种钢的微区阳 极溶解行为、阴极还原行为以及宏观电化学行为 ，并初步探讨了其机制．
2+ 辅助电极为 Pt 丝电极． 利用反馈模式确定探针与基底间的距离． 在测试 Fe 的浓度时，采用 SG / TC 14 ］ 2+ 模式，探针电压为 0. 6 V ，可以将收集到的 Fe 3+ 氧化为 Fe ． 在测试 O2 时，在不导电胶带上采用
反馈模式，在钢基底上采用竞争模式． 探针电压为 － 0. 7 V［13］，在此电压下 O2 可被还原为 OH － ． 实 验中基底均处于开路电位，实验均在室温下进行． 探针与基底间距控制为 10 μm． 宏观电化学测试采用三电极体系，工作电极为 不同循环次数下的带锈碳钢和耐候钢电极 ，辅助电 极为大面积铂片，参比电极为饱和甘汞电极． 测试 溶液为 0. 1 mol / L NaCl 溶液． 电化学阻抗谱测试在
Fig． 1 Substrate electrode used in SECM research
1248
高等学校化学学报
Vol． 34
自腐蚀电位下进行，频率扫描范围为 100 kHz ～ 10 mHz，扰动电位为 10 mV． 极化曲线测试扫描速率为 0. 5 mV / s，为了避免锈层的影响，极化曲线从自腐蚀电位开始负向扫描至 － 1. 0 V． 电化学测试在室温 下进行．
［13 ］ 域大小，由于探针上的电流反映了活性物质的真实浓度，因此这种研究方法可靠． Souto 等 研究涂 层缺陷处铁的溶解行为，发现在 KCl 和 K2 SO4 溶液中，铁基底的腐蚀很严重，浸泡初期 SECM 线扫描
图像上有明显的电流峰，随着腐蚀程度的加深，电流不断增大； 浸泡末期，由于腐蚀产物在圆孔中积 2+ 累，使 Fe 向外扩散受阻，电流逐渐减小，圆孔中溶解氧的浓度也在减小； 在 Na2 B4 O7 溶液中，检测 到的 Fe 电流峰不明显，溶解氧的浓度反而增大，表明圆孔内没有发生腐蚀或腐蚀很小 ． 低合金钢的腐蚀方式一般为均匀腐蚀 ，腐蚀产物在钢铁表面累积为锈层后，转变为带锈钢的大气
2+
腐蚀． 与裸钢表面的腐蚀行为不同，带锈钢的锈层结构以及组成不仅可以影响腐蚀电极系统的传质行 为，也可能对界面的电荷转移行为产生影响 ． 钢表面的锈层会因钢的组成及所处环境的影响而有不同 的特性，有的锈层会降低腐蚀速率，即有保护性，而有的锈层没有保护性，会加快基底的腐蚀． 相对于 ［16 ～ 20 ］ ，这种 碳钢而言，耐候钢会生成致密、吸附能力强的锈层提高基底的耐蚀性能 ． 在以往的研究中 保护性锈层的生成往往与合金元素及环境有关 ． 测定钢的腐蚀速率有很多方法，例如失重法，这是最 直接可信的方法，但是失重法很耗时，而且得到的信息也很有限． 相比之下，电化学测试方法，如电化
Fig． 3
Line scan along x axis by different wetdry cylces of weathering steel monitor the concentration of Fe2 + ，E tip = 0. 6 V（ A） and monitor the consumption of O2 ，E tip = － 0. 7 V（ B）
2
2． 1
结果与讨论
SECM 微观测试 图 2 和图 3 分别是不同干湿循环次数下碳钢和耐候钢 Fe 阳极溶解和 O2 阴极还原微区电流响应
2+ 图． 由图 2 可看出，在腐蚀初期，当探针从绝缘体扫描到碳钢基体时 ，Fe 的生成和 O2 的还原出现明 显的电流峰，随着锈层厚度 （ 循环次数 ） 的增加，电流峰逐渐变宽，基底与绝缘胶带的界限变得不明
Vol． 34
2013 年 5 月
高等学校化学学报
CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES
No． 5
1246 ～ 1253
doi： 10． 7503 / cjcu20120750
锈层下碳钢和耐候钢的微区和 宏观腐蚀电化学行为
夏
1 1 1 1 1， 2 妍 ，曹发和 ，常林荣 ，刘文娟 ，张鉴清
Fig． 2
Line scan along x axis by different wetdry cylces of carbon steel monitor the concentration of Fe2 + ，E tip = 0. 6 V（ A） and monitor the consumption of O2 ，E tip = － 0. 7 V（ B）