海水全浸下碳鋼表面電化學狀態(tài)分布特征研究.pdf

1、腐蝕產(chǎn)物覆蓋下金屬的腐蝕行為是一個復雜的電化學過程，金屬表面電化學不均一性是影響金屬腐蝕行為及腐蝕速度的重要因素。經(jīng)典電化學方法在金屬腐蝕研究中僅能獲得金屬表面平均電化學信息，很難得到腐蝕界面微區(qū)的陰極和陽極電化學分布特征。而表面電位及電流分布是研究腐蝕電化學微區(qū)特征的重要參數(shù)，因此本論文采用掃描微電極技術(shù)及新型陣列電極技術(shù)研究了海水中碳鋼腐蝕過程的電位及電流分布，結(jié)果表明雖然海水全浸環(huán)境中碳鋼表面電化學狀態(tài)分布不均勻，但是其表面電位及

2、電流呈現(xiàn)一定的時空分布特征：當水平浸泡時，陽極區(qū)主要分布在中間，而陰極區(qū)分布在電極邊緣，呈現(xiàn)包圍分布的特征；垂直浸泡初期，陰極區(qū)主要分布在電極上端，隨著時間增長表面電位逐漸正移，5周后電極底端成為主要的陰極區(qū)。
　　 本文還探討了形成這種分布特征的原因：當水平浸泡時，海水中的溶解氧較容易擴散到電極邊緣，使得電極周邊溶解氧濃度遠遠大于中間部位，發(fā)生溶解氧還原反應，形成陰極區(qū)，從而導致了陰陽極包圍分布的特征；當豎直浸泡時，初期由于氧

3、濃差的存在使得電極頂端形成陰極區(qū)，但是為何陰極區(qū)隨時間增長轉(zhuǎn)移到電極底端，研究仍在進行之中。
　　 由于電極表面電位差是腐蝕過程的驅(qū)動力，本文在測試表面電位分布的同時發(fā)現(xiàn)碳鋼表面電位隨浸泡時間增長趨于正移并逐漸穩(wěn)定，而陰陽極電位差也呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，表明金屬腐蝕速度逐漸穩(wěn)定。
　　 腐蝕產(chǎn)物的存在嚴重地影響金屬的腐蝕速率，因此本文研究了腐蝕產(chǎn)物在金屬表面的分布特征和結(jié)構(gòu)特征，研究表明碳鋼在海水中浸泡一段時間(約8周)后

4、銹層開始分為外銹層和內(nèi)銹層：外銹層棕黃色，疏松多孔，主要由γ-FeOOH構(gòu)成，并且隨著時間增長銹層成分變化不大；內(nèi)銹層為黑色，較致密，緊密附著于金屬表面，其成分隨時間增長變化很大，其中γ-FeOOH的量開始減少甚至消失，而β-FeOOH，F(xiàn)e3O4的含量逐漸超過了γ-FeOOH，并且隨著時間增長而增多。隨著浸泡時間增長，內(nèi)銹層逐漸增厚，而外銹層逐漸減薄。文章還探討了腐蝕產(chǎn)物分布與電位分布的相關(guān)性，證實了腐蝕產(chǎn)物分布與表面電位分布特征存在