CN1590980A - 一种热浸镀层腐蚀性能评价方法 - Google Patents

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李焰
张�杰
向斌
马瑛
侯保荣
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Abstract

本发明公开一种热浸镀层腐蚀性能评价方法。它采用“交流阻抗测量→极化→弛豫→交流阻抗测量”的循环测试方式，根据镀层腐蚀情况按如下步骤：1)测得镀层电极在腐蚀介质中稳定后的腐蚀电位，然后测量其电化学阻抗，再用等效电路拟合方法获得镀层及其下钢铁基体腐蚀过程的信息；2)根据镀层情况对电极进行为时Δt的阳极极化，利用极化来暴露出镀层的不同层面和模拟镀层的不同腐蚀阶段；3)静置并测量电极的腐蚀电位，待其稳定后再进行下一周期的测试，至电极的腐蚀电位稳定后与碳钢电极的腐蚀电位相近时，或电极表面出现明显的红锈点时为止。本发明基于电化学极化和交流阻抗测试，可以获取的镀层腐蚀信息丰富、完整。

Description

一种热浸镀层腐蚀性能评价方法
技术领域
本发明涉及一种钢铁热浸镀层腐蚀性能的评价技术，具体地说是一种基于电化学极化和交流阻抗测试的热浸镀层腐蚀性能评价方法。
背景技术
在镀层材料的海水腐蚀机制的研究中常采用海水腐蚀挂片的失重法和电化学方法。海水腐蚀挂片的失重法数据虽然可靠，但信息量少、费时费力，而且只是宏观的平均数据；而电化学方法不但可以提供丰富的界面微观作用的信息，并且它的快速、原位、实时测量的优点也是其它方法难以做到的，所以电化学方法应该成为研究热浸镀层体系破坏机制的一种主要的手段。
但是，由于镀层材料本身的特殊性，在利用传统的稳态电化学方法来研究其海水腐蚀行为时存在着较大的困难：原则上不允许以阳极极化曲线为依据来分析镀层中不同层面的腐蚀情况。因为阳极极化过程中不仅仅是材料的快速溶解、使镀层的不同层面暴露出来，而且还伴随着电位的不断增加；众所周知，在极化条件下和在自然电位下材料的腐蚀机制可能完全不同。所以，不能通过研究极化条件下热浸镀层的电化学行为来论证镀层材料在自然条件下的腐蚀特性。
因此，需要根据镀层这一复杂体系的固有特征，有针对性地发展一种专门设计的电化学暂态技术来研究其破坏、失效机制，建立一些基于基本事实的合理的理论，使已有的理论体系协调起来，这样会使人们的认识有共同的基础而得到深化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以用来论证镀层材料在自然条件下的腐蚀特性的热浸镀层腐蚀性能评价方法，工作量小、实验周期短、费用低，可以获取丰富、完整的镀层腐蚀信息。
为了实现上目的，本发明所采用的技术方案如下：
采用“交流阻抗测量→极化→弛豫→交流阻抗测量”的循环测试，根据合金镀层腐蚀情况分多个周期进行，每一周期具体分为以下三个步骤：1)测得镀层电极在腐蚀介质中稳定后的腐蚀电位，然后测量其电化学阻抗，再用等效电路拟合方法获得镀层及其下钢铁基体腐蚀过程的信息，包括Rp、Cd和Rc；2)根据镀层情况选用恒电流、恒电位或动电位方法，对电极进行为时Δt的阳极极化，利用极化来暴露出镀层的不同层面和模拟镀层的不同腐蚀阶段；3)静置并测量电极的腐蚀电位，待其稳定后再进行下一周期的测试。
所述周期的重复次数可根据镀层的成分、厚度和极化特性安排为5～12次之间，至电极的腐蚀电位稳定后与碳钢电极的腐蚀电位相近时，或电极表面出现明显的红锈点时为止；其中腐蚀介质可以为天然海水、人造海水或氯化钠溶液；所述阳极极化方式为恒电流、恒电位或动电位方式；所述阳极极化方式的工作参数分别为0.1～500mA的恒电流，相对开路电位+10～+500mV的恒电位，或从开路电位扫描至相对开路电位+100～+500mV、扫描速度为0.167～1.000mV/s的动电位；所述极化时间Δt在120s-3600s范围内。
本发明建立一种室内的镀层快速测试的方法，并据此模拟、评价热浸镀层在自然环境海水中腐蚀特性。
本发明具有如下优点：
1.本发明建立一种多周期的“交流阻抗测量→极化→弛豫→交流阻抗测量”的循环测试技术路线，可以模拟热浸镀层在天然海水中的腐蚀行为，评估热浸镀锌、铝、锌铝合金、锌镍合金等不同镀层材料的海水腐蚀性能，属于一种室内快速模拟、测试、评价热浸镀层在自然环境中的海水腐蚀特性的方法，是外海挂片试验的有益补充。本发明同样也适用于热浸镀层在人造海水、氯化钠溶液及其它电解质溶液中的腐蚀性能评价。
2.可以获取丰富、完整的镀层腐蚀信息。利用本发明方法可以研究和解析热浸镀层在海水中自均匀腐蚀期、点蚀期至劣化失效期等不同阶段时电化学阻抗的频谱特征和腐蚀电化学参数的变化，判断镀层腐蚀各阶段的控制步骤，进而推断镀层海水腐蚀的动力学机构和腐蚀行为。
3.采用本发明工作量小，便于观察，而且实验周期短、费用低。根据此发明方法，可以快速、经济的进行镀层防腐材料的遴选工作。
具体实施方式
下面结合具体实施例详述本发明。
实施例1
热浸镀锌钢丝，直径为4.00mm，镀层厚度为20～40μm。将本实施例中热浸镀锌钢丝制成丝状电极，电极暴露面积0.96cm2。腐蚀介质为天然海水。
本发明试验设计可根据本实施例所述镀层情况分为8个周期进行，每一周期具体分为以下三个步骤：(1)测得镀层钢丝电极稳定后的腐蚀电位(-1050mVSCE～-650mVSCE)，然后测量其电化学阻抗谱，再用等效电路拟合方法获得镀层及其下钢铁基体腐蚀过程的信息，如RP、Cd和Rc；(2)根据本实施例镀层情况，本实施例采用相对开路电位+400mV的恒电位对电极进行为时300s的阳极极化，利用极化来暴露出镀层的不同层面和模拟镀层的不同腐蚀阶段；(3)静置并测量电极的腐蚀电位，待其稳定后再进行下一周期的测试，当电极稳定后的腐蚀电位与碳钢电极的腐蚀电位相近，或电极表面出现明显的红锈点时停止试验。
其原理是：本发明采用短时间内的阳极极化使镀层以一定速度溶解，来暴露出镀层中的不同层面和模拟镀层的不同腐蚀阶段；在进行充分的弛豫回到稳定的自腐蚀状态后，快速测量镀层材料的电化学阻抗谱，可避免腐蚀电位和表面状态的漂移，还可以准确获得热浸镀层在海水中自均匀腐蚀期、点蚀期至劣化失效期等不同阶段时电化学阻抗的频谱特征和腐蚀电化学参数的变化，判断镀层腐蚀各阶段的控制步骤，进而推断镀层海水腐蚀的动力学机构和腐蚀行为。所述“交流阻抗测量→极化→弛豫→交流阻抗测量”的循环测试是指：先测量开路电位稳定后的电化学阻抗谱，再对电极进行为时Δt的阳极极化，然后再静置(驰豫)并测量电极的腐蚀电位，待其稳定后再进行下一周期的阻抗测试。
实施例2
与实施例1不同之处在于：热浸镀锌-5％铝合金镀层钢板，厚度为0.44mm，镀层厚度为30～38μm。将本实施例中热浸镀锌-5％铝合金镀层钢板制成方片状电极，电极暴露面积1.00cm2。腐蚀介质为人造海水。
本发明试验分10个周期进行，每一周期三个步骤：(1)先测得合金镀层电极稳定后的腐蚀电位(-1040mVSCE～-650mVSCE)，然后开始测量其电化学阻抗谱，用等效电路拟合方法获得镀层以及钢铁基体腐蚀过程的RP、Cd和Rc；(2)根据本实施例镀层情况，本实施例采用从开路电位扫描至相对开路电位+500mV、扫描速度为0.333mV/s的动电位对电极进行为时1500s的阳极极化，利用极化来暴露出镀层的不同层面和模拟镀层的不同腐蚀阶段；(3)静置并测量电极的腐蚀电位，待其稳定后再进行下一周期的测试，当电极稳定后的腐蚀电位与碳钢电极的腐蚀电位相同，或电极表面出现明显的红锈点时停止试验。
实施例3
与实施例1不同之处在于：热浸镀锌-55％铝合金镀层钢板，厚度为0.26mm，镀层厚度为34～42μm。将本实施例中热浸镀锌-55％铝合金镀层钢板制成方片状电极，电极暴露面积1.00cm2。腐蚀介质为3.5％NaCl溶液。
本发明试验设计分10个周期进行，每一周期具体分为以下三个步骤：(1)测得镀层合金电极的的腐蚀电位稳定后(-1020mVSCE～-650mVSCE)，开始测量其电化学阻抗谱，用等效电路拟合方法获得镀层以及钢铁基体腐蚀过程的RP、Cd和Rc；(2)根据本实施例镀层情况，本实施例采用50mA的恒电流对电极进行为时900s的阳极极化，利用极化来暴露出镀层的不同层面和模拟镀层的不同腐蚀阶段；(3)静置并测量电极的腐蚀电位，待其稳定后再进行下一周期的测试，当电极稳定后的腐蚀电位与碳钢电极的腐蚀电位相同，或电极表面出现明显的红锈点时停止试验。

Claims (6)

1.一种热浸镀层腐蚀性能评价方法，其特征在于：采用“交流阻抗测量→极化→弛豫→交流阻抗测量”的循环测试，根据合金镀层腐蚀情况分多个周期进行，每一周期具体分为以下三个步骤：1)测得镀层电极在腐蚀介质中稳定后的腐蚀电位，然后测量其电化学阻抗，再用等效电路拟合方法获得镀层及其下钢铁基体腐蚀过程的信息，包括RP、Cd和Rc；2)根据镀层情况选用恒电流、恒电位或动电位方法，对电极进行为时Δt的阳极极化，利用极化来暴露出镀层的不同层面和模拟镀层的不同腐蚀阶段；3)静置并测量电极的腐蚀电位，待其稳定后再进行下一周期的测试。
2.按权利要求1所述热浸镀层腐蚀性能评价方法，其特征在于：所述周期的重复次数可根据镀层的成分、厚度和极化特性安排为5～12次之间，至电极的腐蚀电位稳定后与碳钢电极的腐蚀电位相近时，或电极表面出现明显的红锈点时为止。
3.按权利要求1所述热浸镀层腐蚀性能评价方法，其特征在于：其中腐蚀介质可以为天然海水、人造海水或氯化钠溶液。
4.按权利要求1所述热浸镀层腐蚀性能评价方法，其特征在于：所述阳极极化方式为恒电流、恒电位或动电位方式。
5.按权利要求1所述热浸镀层腐蚀性能评价方法，其特征在于：所述阳极极化方式的工作参数分别为0.1～500mA的恒电流，相对开路电位+10～+500mV的恒电位，或从开路电位扫描至相对开路电位+100～+500mV、扫描速度为0.167～1.000mV/s的动电位。
6.按权利要求1所述热浸镀层腐蚀性能评价方法，其特征在于：所述极化时间Δt在120s-3600s范围内。
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