海水全浸下碳鋼表面電化學(xué)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(gè)復(fù)雜的電化學(xué)過(guò)程，金屬表面電化學(xué)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(xué)方法在金屬腐蝕研究中僅能獲得金屬表面平均電化學(xué)信息，很難得到腐蝕界面微區(qū)的陰極和陽(yáng)極電化學(xué)分布特征。而表面電位及電流分布是研究腐蝕電化學(xué)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(guò)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(xué)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(shí)空分布特征：當(dāng)水平浸泡時(shí)，陽(yáng)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(shí)間增長(zhǎng)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(dāng)水平浸泡時(shí)，海水中的溶解氧較容易擴(kuò)散到電極邊緣，使得電極周邊溶解氧濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中間部位，發(fā)生溶解氧還原反應(yīng)，形成陰極區(qū)，從而導(dǎo)致了陰陽(yáng)極包圍分布的特征；當(dāng)豎直浸泡時(shí)，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(shí)間增長(zhǎng)轉(zhuǎn)移到電極底端，研究仍在進(jìn)行之中。
　　 由于電極表面電位差是腐蝕過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力，本文在測(cè)試表面電位分布的同時(shí)發(fā)現(xiàn)碳鋼表面電位隨浸泡時(shí)間增長(zhǎng)趨于正移并逐漸穩(wěn)定，而陰陽(yáng)極電位差也呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，表明金屬腐蝕速度逐漸穩(wěn)定。
　　 腐蝕產(chǎn)物的存在嚴(yán)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(shí)間(約8周)后

4、銹層開(kāi)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(shí)間增長(zhǎng)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(shí)間增長(zhǎng)變化很大，其中γ-FeOOH的量開(kāi)始減少甚至消失，而β-FeOOH，F(xiàn)e3O4的含量逐漸超過(guò)了γ-FeOOH，并且隨著時(shí)間增長(zhǎng)而增多。隨著浸泡時(shí)間增長(zhǎng)，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(shí)了腐蝕產(chǎn)物分布與表面電位分布特征存在