北京科技大學肖葵研究員團隊：模擬酸雨大氣環境鍍鋅鋼的室內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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鋅在許多室外使用環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、節能節材的作用。本文通過室內加速腐蝕試驗方法，研究了熱浸鍍鋅鋼在模擬酸雨環境下的腐蝕動力學，分析了其腐蝕產物的形成過程及發展變化規律，測試了腐蝕產物層的電化學性質等，從而進一步闡明了鍍鋅鋼在模擬酸雨大氣環境中的腐蝕機制。
關鍵詞：熱浸鍍鋅鋼；酸雨大氣；室內加速試驗；腐蝕機制
GI板在模擬酸雨大氣環境加速腐蝕試驗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在酸雨大氣環境中的腐蝕產物主要有ZnO、Zn4SO4(OH)6、ZnSO4·xH2O和Na2ZnSO4·4H2O。ZnSO4·xH2O和Na2ZnSO4·4H2O為可溶性產物，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，但在腐蝕后期會產生分解。由截面分析結果可知，鍍層在酸雨環境中腐蝕產物膜較薄，很容易被破壞。2）酸雨大氣環境苛刻，熱浸鍍鋅板產生了嚴重腐蝕。腐蝕產物首先呈島狀，在56、104 d時，試樣表面產生白銹并不斷增多，此時腐蝕產物呈片狀，在120 d時試樣表面紅銹面積增大，根據除銹后的表面形貌可知，該環境下熱浸鍍鋅板產生了密集的點蝕坑，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+從陽極區域釋放出來，在陰極區域形成氫離子，Zn2+和電解質中已經存在的其他離子組合沉淀形成不同的腐蝕產物。腐蝕產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境，腐蝕速率很大，隨著時間的推移，腐蝕產物逐漸增多，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生局部酸化，另一方面會促進相對穩定的腐蝕產物Zn4SO4(OH)6產生溶解，使得腐蝕速率再次加快。
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