烯胺阻銹劑對(duì)鋼筋在模擬碳化混凝土孔隙液中的點(diǎn)蝕抑制

1、April物理化學(xué)學(xué)~(WuliHuaxueXuebao)ActaP一ChimSin2011，27(4)，905912905[Article】wwwwhxbpkueducn烯胺阻銹劑對(duì)鋼筋在模擬碳化混凝土孑L隙液中的點(diǎn)蝕抑制董澤華朱濤石維郭興蓬(華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，武漢430074)摘要：通過(guò)電化學(xué)噪聲(ECN)、電化學(xué)阻抗(EIS)及極化曲線研究了四乙烯五胺(TEPA)在碳化模擬混凝土孔隙液中對(duì)Q345B碳鋼點(diǎn)蝕的抑制機(jī)理結(jié)果

2、表明：通過(guò)吸附成膜和隔離Cr離子對(duì)鈍化膜的侵蝕，TEPA濃度升高導(dǎo)致碳鋼點(diǎn)蝕電位正移低濃度的TEPA會(huì)造成亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)形核速率略微增加，但會(huì)降低其壽命隨著TEPA濃度增加，噪聲電阻上升，而亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)壽命和平均點(diǎn)蝕電量則迅速下降，表明其明顯加速了亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)修復(fù)，當(dāng)TEPA濃度達(dá)010molL時(shí)，噪聲峰消失，基底電流趨于零，蝕點(diǎn)全面鈍化TEPA不僅能抑制CI一離子引起的亞穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)生長(zhǎng)，還可吸附于鈍化膜表面，抑制膜的均勻溶解形貌觀察表明，

3、亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)主要在穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)周?chē)魏撕蜕L(zhǎng)，并不斷為穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)所吞并，造成碳鋼表面蝕坑一般沿平面而不是垂直方式擴(kuò)展關(guān)鍵詞：碳鋼：點(diǎn)蝕：緩蝕劑：混凝土孔隙液：電化學(xué)噪聲中圖分類(lèi)號(hào)：0646；TG17442InhibitionofEthyleneamineonthePittingCrosionofRebarinaSyntheticCarbonatedConcretePeSolutionDONGZe—Hua。ZHUTaoSHIWeiGUOXing—

4、Peng(SchoolofChemistryandChemicalEngineeringHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074PRChina)Abstract：Tetraethylenepentamine(TEPA)wassurveyedtoshowstronginhibitiononpittingcorrosionofQ345Bcarbonsteelinacarbonat

5、edsyntheticporesolution(SPS)byelectrochemicaInoise(ECN)，electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)，andpolarizationcurvesThepittingcorrosionpotentialshiftspositivelywithanincreaseintheTEPAconcentrationECNdatashowthattheIOW

6、contentofTEPAcanincreasethenucleationrateofthemetastablepitsslightlyandcaneffectivelyreducetheirlifespanThehighcontent(010mo1L)ofTEPAacceleratestherepassivationofmetastablepittingandthisiSaccompaniedbyanincreaseinnoisere

7、sistanceandadecreaseinthenucleationrateandaveragepittingchargeuntiIthenoisecurrenttransientsdisappearcompletelyBoththebaselinecurrentandtheamplitudeofthecurrenttransientsdecreasewithanincreaseintheTEPAconcentrationindica

8、tingthatTEPAretardsnotonlythepittingcorrosionbutalsothegeneraldissolutionofthepassivefmMicrographsshowthatthemetastablepitsmainlyinitiateanddeveloparoundthestablepitsbecauseoftheinductionofcorrosionproducts，whichcausesth

9、epitingcavityoncarbonsteeltogrowgenerallyinaplanarratherthaninaperpendicuIardirectionKeyWds：Carbonsteel；Pittingcrosion；Inhibit；ConcreteporesolutionElectrochemicalnoiseReceived：September26，2010；Revised：December20，2010；Pub

10、lishedonWeb：February18，2011’CorrespondingauthorEmail：zehuadong@gmailcom；Tel：86—27—87543432TheprojectwassupportedbytheNationalNamralScienceFoundationofChina(50971064)國(guó)家自然科學(xué)基金(50971064)資助項(xiàng)目⑥EditorialoficeofActaPhysico—Chim

11、icaSinicaNo4董澤華等：烯胺阻銹劑對(duì)鋼筋在模擬碳化混凝土孔隙液中的點(diǎn)蝕抑制907CST500電化學(xué)噪聲測(cè)試儀(武漢科思特)該儀器內(nèi)置高阻電壓跟隨器、零阻電流計(jì)(ZRA)和四階Butterworth低通濾波器，截止頻率為20Hz，以防止工頻干擾造成的偽噪聲污染測(cè)試信號(hào)”電位與電流信號(hào)采用雙路同步24bitA／D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，采樣頻率為3—1OHz@2Channels，連續(xù)采集電化學(xué)測(cè)試前，所有工作電極均于飽和Ca(OH)溶液中浸

12、泡并自然鈍化6h23腐蝕形貌分析采用上海光儀BX50光學(xué)顯微鏡進(jìn)行點(diǎn)蝕生長(zhǎng)過(guò)程觀測(cè)電化學(xué)測(cè)試結(jié)束后將電極取出，去離子水清洗干燥后用荷蘭FEI公司Sirion200掃描電鏡進(jìn)行形貌分析3結(jié)果與討論3。1點(diǎn)蝕電位將預(yù)鈍化Q345B碳鋼在含不同濃度TEPA和005molLC1一離子的模擬孔隙液浸泡30min，待OCP穩(wěn)定后測(cè)量陽(yáng)極極化曲線，結(jié)果如圖l(a)，可見(jiàn)點(diǎn)蝕電位隨TEPA濃度增加而逐步正移圖1(b)則顯示隨[TEPA]／[CI一]摩爾

13、濃度比增加而呈線性上升；作為對(duì)比，同時(shí)列出加入NaNO：后，E隨[NO；]／[CI_]比值的變化趨勢(shì)，可見(jiàn)NO；離子比TEPA具有更強(qiáng)的點(diǎn)蝕抑制能力，這與Valcarce的結(jié)果是一致的一般認(rèn)為陽(yáng)極型緩蝕劑(如NO)可在鈍化膜表面與C1一離子發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，并可將新生Fe(II)氧化成y—Fe0而修補(bǔ)受損鈍化膜，“如式(1)2Fe2OH一2N0_2N0—Fe2O3H20(1)E／V(VSSCE)烷基胺(如TEPA)雖然不具有氧化能力，但它們

14、可在鈍化膜表面吸附成膜而阻礙C1一離子遷移”TEPA端鏈NH基的N原子具有孤電子對(duì)，可與鈍化膜表面的Fe(III)氧化物形成配位吸附，形成類(lèi)似于自組裝膜的單或多分子層結(jié)構(gòu)，從而阻礙cl一離子向鈍化膜的遷移，造成吸附膜下cl一離子濃度降低，間接導(dǎo)致E。隨TEPA濃度升高而正移32電化學(xué)噪聲ECN是指由于金屬溶解或界面狀態(tài)改變所出現(xiàn)的一種電位或電流隨機(jī)的白發(fā)波動(dòng)現(xiàn)象與外加極化的測(cè)試方法不同，ECN對(duì)被測(cè)體系無(wú)擾動(dòng)，可以更真實(shí)地反映材料自發(fā)腐

15、蝕狀況噪聲暫態(tài)峰與亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)的生長(zhǎng)／死亡過(guò)程有關(guān)，一般出現(xiàn)在局部腐蝕誘導(dǎo)期，對(duì)于鈍性金屬，噪聲暫態(tài)峰與鈍化膜的破裂與修復(fù)密切相關(guān)將四對(duì)碳鋼電極分別浸入四個(gè)注有含氯孔隙液的電解池，10h后它們的ECN曲線上均出現(xiàn)了強(qiáng)烈的電位／電流波動(dòng)，見(jiàn)圖2(a1，表明電極表面已出現(xiàn)穩(wěn)定的蝕點(diǎn)形核、生長(zhǎng)和修復(fù)過(guò)程此后向其余三個(gè)孔隙液平行樣中加入不同濃度TEPA，并記錄其ECN曲線，見(jiàn)圖2(b—d)，以考察TEPA對(duì)亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)形核／生長(zhǎng)過(guò)程的抑制以及對(duì)穩(wěn)態(tài)

16、蝕點(diǎn)的修復(fù)能力圖2(b—d)為加入TEPA30rain后的ECN，當(dāng)TEPA濃度從0增至002toolL時(shí)，噪聲電位均值從一380mV負(fù)移至一446mV這可能是因?yàn)榈蜐舛萒EPA僅抑制氧的陰極去極化過(guò)程，導(dǎo)致開(kāi)路電位負(fù)移：從噪聲峰來(lái)看，此時(shí)亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)形核速率”(單位時(shí)間內(nèi)的噪聲峰數(shù)量)略有增加，但單峰壽命012[TEPA】／【CI_]or[NO／【CI】圖1不同TEPA濃度下Q345B碳鋼在含005toolLCI一的模擬碳化孔隙液中的極

17、化曲線(a)以及點(diǎn)蝕電位隨lTEPA]／[CI1或lNOII／[CI—l的變化趨勢(shì)(b)Fig1Polarizationcurves(a)andpittingpotential(b)ofQ345Bcarbonsteelincarbonatedsolutionpore(SPS)containingO05toolLCI—withincreasingratioof【TEPAI／[CI—Jor【NO；I／[CI—JTEPA：(NfcH，Cf2N