08CuPVRE和08CuP钢的抗大气腐蚀性能

D0I:10.13374/j.iss1001-053x.1990.0M.030 第12卷第1期 北京科技大学学报 Vol.12 No.4 1990年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing July 1990 08 CuPVRE和08CuP钢的 抗大气腐蚀性能 王月·崔锡金·余宗森 摘要：用空流阻抗法、线性极化法答电化学测量法，所究了08 CuPVRE和O8CuP耐 候钢的抗大气腐蚀性能。用重量法树定了腐效速半，并将该测量盐采与cor-tenA钢和 A,钢作了对比，实验结果表明：铜、磷和稀七元对批出钢抗大气腐结性能是有利的， 03 CuPVRE钢具有很好的抗太'（蚀性使，电化学测吊法是研究金尾耐袖格能快出又有 效的方法。 关键词：大气腐仙、宫蚀速，之流阻花，极化电阻 Resistance to Atmospheric Corrosion for 08CuPVRE and 08CuP Steels Wang Yue Cui Xijin'Y'u Zongsen'. ABSTRCT:The atmospheric corrosion resistance of 08CuPVRE and 08CuP wea- thering steels were investigated by electrochemical methods of Ac impedance and linear polarization ctc.The corrosion rates were determinated by weight measurements.Tle results obtaind by above methods compared with that of steels cor-ten A and A steel.The following conclusions have been drawn: copper,phosphorus and rare earth could enhance steel resistance to atmospheric corro sion.Steel 08CuPVRE has good atmospheric corrosion resistance. KEY WORDS:atmospheric corrosion,corrosion rate,AC impedance,polarization resistance 1989-07-12收篇 ·f化学系(Department of Chemistry) ··材料物理系(Department of Materials Physics) 382

第 卷 第 期 年 北 京 科 技 大 ‘甩 。 学 学 报 夕 沪 和 钢的 抗大气腐蚀性能 阅 尸口 王 月 ’ 崔 易金 余宗森 ’ 摘 要 用 交流阻 抗法 、 线 性极 化法 等 ，回匕学 侧 员法 ， 研究 了。 和 。 耐 候 钢 的 抗 大 气腐蚀性 能 。 用 重 碳法 侧 定 腐 蚀速率 ， 井 将 亥 测 见结 果与 。 卜 悯 和 钢作 了对 比 。 钢 具 实验结果 表明 铜 、 磷 和 稀 一 元 幸对提高钢 的杭 大 仪腐 蚀性能 是 有利的 ， 丫’ 很好 的 陇 尹 毛腐蚀 卜卜能 ， 电化学 沟 石江 址研 究 念属耐 全记个长能快 速 而 又 有 效 的方法 。 关键 词 大 气腐 ‘ ，， 腐蚀 速 咋 ， ·之流 ，丰花 ， 圣及化 ， 「 声尹 牙 夕 尸 ‘ 。 ’ ， 犷 九 ” ‘ 夕 。 ‘ 、 、 认 认 。 、沦 ， 一。 。 卜 。 手 · 、、 一 ， 。 、 手 一 、 一 从 一 一 一 一 。 。 。 、 卜。 。 。 、、 一 、 。 。 ， ， ， 卜。 ， 一 。 。 ， 。 。 、 、 一 、 、 卜 · 。 、 。 ‘、 〔。 ‘。 、 。 ， 、 。 ， 尸声 一 一 收 稿 化学 系 几 ， 二 材 料 物 理 系 “ “ 》 · ， ， 碑 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1990．04．030

测景金属在大气中的腐蚀速率，传统的、较可靠的方法是大气曝晒重量法·1,2〕。这种 方法花费时间较长，并且需有适当的露天场所，不够方便。 一般认为，钢在大气中的腐蚀过程本质上是铁在含氧水溶液中的电化学过程)，大气 腐蚀属于电化学腐蚀。因此，可以采用电化学方法对不同钢种进行测量，以说明它们的抗大 气腐蚀性能。松岛岩及内藤浩光等曾在NaCI溶液和NaSO:溶液中测定过耐候钢的极化曲 线：45)。武汉钢铁公司钢研所曾对露天曝晒8~15年后，不同钢种带锈层的试样测量了钝化 曲线，比较了不同钢种锈层的保护性，其结果与重量法是一致的®？。 木文采用多种电化学方法对08 CuPVRE和08CuP钢的抗大气腐蚀性能进行了测量，辅以 重量法进行比较，说明了它们的耐蚀顺序并与cor-tcnA及A钢作了比较，还讨论了Cu、P 和稀土元素对钢的耐蚀性影响。 1实验方法和结果 将08 CuPVRE、CCuP及日本产的cor-tenA和普碳钢Ag的钢片做成1cm×1cm的试 样，焊上导线后用环氧树脂封入塑料套管中做成电极。电极露出的工作面为1cm。用水磨 砂纸将工作面打膀至1000，并用丙酮擦洗待用。为了使研究结果更符合耐候钢的实际使用 情况，除使用上述磨光工作面的电极外，还制做和使用了保留原轧制表面的地极。试验钢 的化学成分如表1所示。 表1试验钢的化学成分 Table 1 Chemical compositions of stees 钢种 化学成分，t6 C Si Mn 0 Cu RE Cr Ni OCuPVRE 0,10 0.32 0.60 0,105 0.0070.28 0.060.009 08CuP 0.100.210.49 0.10 0.0180.26 cor-tenA 0.0960.35 0.40 0.10 0.00810.28 0.39 0.225 A3 0.210.27 0.550.01 0.009 实验中分别采用线性极化法、交流阻抗法和钝化曲线法对上述各钢种的电极进行了电化 r气 学测量，并用失重法和增重法测定了腐蚀速率。 I,〡线性极化法测量极化电阻 对于活化极化控制的腐蚀体系，在自腐蚀电势E。::附近的微小极化电势区间（如≤士 10mV),极化电势的微小变化△E和极化电流的微小变化△i成正比。这表示在此区间内， E-i极化曲线为直线，直线的斜率(AE!Ai)Eo:,为常数。令R=(1E△)Eor,Rr称为 极化电阻。极化电阻与腐蚀电流密度ic。:,的关系可表示为： b·bc1 icor:=2.3(b.+bc)‘Rp 式中b.、bc分别为阳极和阴级的Tafel曲线的斜率。对一定的电极、一定的介质来说，b和 383

测 量 金属 在大 气中的 腐蚀 速率 ， 传 统的 、 较可 靠 的方 法是 大 气曝 晒 重 量 法 〔 ‘ ’ 〕 。 这种 方法花 费时 间较 长 ， 并且 需有适 当的露 天 场所 ， 不 够方便 。 一般 认为 ， 钢 在大 气 中的 腐蚀 过程 本质上是铁 在含氧 水 溶 液 中的 电化 学过 程 〔 “ 〕 ， 大气 腐蚀 属 于 电化 学腐蚀 。 因 此 ， 可 以采 用 电化学方法对不 同钢 种进 行测 量 ， 以说 明它 们 的抗大 气 腐蚀性能 。 松 岛岩 及 内藤浩光等 曾 在 溶液和 。 、 溶液 中测定过 耐 候 钢 的 极 化曲 线 〔 ’ 〕 。 武 汉 钢铁 公 司 钢研所 曾对露 天曝 晒 一 年后 ， 不 同钢种带锈 层的 试 样测 最 了钝化 曲线 ， 比较 了不 同钢 种 锈 层的 保 护性 ， 其 结果 与重 量法是一 致 的 〔 日 〕 。 木文采 用 多种 电化学 方法对 和 钢的 抗 大气 腐蚀 性 能进 行 了测 量 ， 辅 以 重 量 法进 行 比 较 ， 说 明了它 们 的耐 蚀顺序并与 一 士 及 。 钢 作了 比较 ， 还讨 论 了 、 和 稀土 元 素对钢 的耐 蚀性 影响 。 实验方法和结 果 将 、 。 及 日本产 的 二 一 和普碳 钢 。 的 钢片 做 成 的 试 样 ， 焊 上导线 后 用环氧树 脂封人塑料套 管中做 成 电极 。 电极露 出 的工 作 面 为 。 用水磨 砂 纸将 工作 面打 磨 至 ， 并用 丙酮擦洗待用 。 为 了使 研究结果 更 符合 耐 候钢的 实际 使用 情况 ， 除 使用 上述 磨 光工 作 面的 电极 外 ， 还制 做和 使用 了保 留原 轧 制 表 而的 电极 。 试验钢 的 化学成分 如 表 所 示 。 表 试 验 钢 的 化 学 成 分 钢 种 化 学 成 分 ， 夕百 。 一 一 一 一 一 一 一 。 。 一 一 。 。 一 一 一 一 一 实验 中分别 采 用线 性极化 法 、 交流 阻抗 法和 钝化 曲线 法对 上述 各钢 种 的 电极进 行 了 电化 学 测量 ， 并 用失重 法和 增重 法 测定 了 腐蚀速 率 。 线 性 极化 法测量 极化 电阻 对 于 活 化极 化控制 的腐蚀体系 ， 在 自腐蚀 电势 。 。 附近 的微小极 化 电势区 间 如 越 士 ， 极 化 电势的 微 小变 化 么 和 极 化 电流 的微 小 变化 △￡成 正 比 。 这 表示 在此 区间内 ， 一 ‘极 化 曲 线 为直线 ， 直 线的斜 率 人 ‘人‘ 。 。 为常 数 。 令 刀 厂△ 。 。 。 。 ， 称为 极 化电阻 。 极 化电阻 与腐蚀 电流密度 ‘ 。 。 的 关 系可 表示 为 · · 。 · 厄二息万乙 。 乙 ‘ 不 式 中 。 、 。 分别为 阳极和 阴级 的 曲线 的斜 率 。 对一定 的 电极 、 一定 的介 质来说 ， 和

bc是常数。由.上式可知，Rp与i。o,r成反比。通过实验测出不同钢种电极的RP,就可以比较 它们的耐蚀性。R越大，腐蚀电流密度越小，钢的耐蚀性越好。 实验在M351-2腐蚀测量仪上进行。M351-2是由微处理机控制M273恒电势仪和绘图仪 的。以石墨电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极进行测量。为了模拟大气腐蚀条件， 采用0.051/mol Na2SO,中性溶液为电解液。测录前先将待测电极放在电解液中稳定15min, 之后以0,1mV/s的扫描速率对电极分别进行阴极极化和阳极极化，极化范间相对于自腐蚀电 势Ee:r±15mV。极化曲线在绘图仪上自动绘出，并在电流密度i=0处计算出R。值。4种 钢的R测量结果如下： 钢种 cor-tenA 08CuPVRE 08CuP A3 Rp, 1750 1580 1530 1190 由此测量结果可以看出，O8 CuPVRE钢和08CrP钢的R:值都比A,钢的大而比cor-tenA的 稍小。这说明它们的耐蚀性均优于Ag,接近cor-tenA钢。 「，2交流阻抗法测量反应电阻 在一定的频率范围内，对研究电极加一小幅度（一般小于10mV)的对称交流正弦波， 使电极上交替地进行阳极极化和阴极极化。在这种情况下测量电极的交流阻抗，可以求出电 极的反应电阻P:。R,是与腐蚀电流co,成反比的，故可以用R,值的大小比较不同钢种的 耐蚀程度。R值越大，腐蚀电流就越小，钢的耐蚀性就越好。 实验在M368-2交流阳抗仪上进行。M368-2是由微处理机控制M273恒电势仪及M5301锁 定放大器和打印机的。为了体现各钢种的可比性，电解质溶液采用了0.11/mo1的盐酸。测量 前将电极放在上述溶液中稳定10min。交流频率选择在0.01Hz~10Hz范甩内。在电极自腐 蚀电势附近施加≤±10mV的正弦波交流电压。由计算机控制的系统打印出图1。 图1是实验测H出的4个钢种的Nyquist图。h图中半圆直径得出的电极反应电阻R,的数 值如下： 钢种 cor-tenA 08CuPVRE 08CuP A3 R,,? 911 713 408 98 从R,的数值可以看出，08 CuPVRE钢和08CuP钢在0.1mnl/1HC1中的耐蚀性远远高于As 500 400 300 Cor -tenA 200 08CuPYRE 08CuP 100 0 100200300400500600700800900 Z,9 图14种的作0.1mo1/1HC1中的Nyquisti图 Fig.1 Nyquist plots for four steels in 0.1 mol/1 HCI 384

。 是 常数 。 由土式可 知 ， 尸， 与 。 。 成 反 比 。 通过实验 测 出不 同钢 种 电极 的 尸 ， 就可 以比 较 它 们的耐蚀性 。 越 大 ， 腐蚀 电流 密度越 小 ， 钢 的 耐 蚀性越 好 。 实验 在 卜 腐蚀测 量仪 上进 行 。 一 是 由微 处理 机 控 制 恒 电势仪 和绘 图仪 的 。 以 石果 电极 为辅 助 电极 ， 饱 和廿 汞 电极 为参比 电极 进行测量 。 为了模拟大 气腐蚀 条件 ， 采 用 。 厂 ‘ 中性 溶液 为电解液 。 测量前 先将 待测 电极 放 在电解 液 中稳定 ， 之后 以 ，的 扫描速率对电极分别进 行 阴极极 化和 阳极极 化 ， 极 化范围相 对于 自腐蚀 电 势 。 。 士 。 极化 曲线 在绘 图仪 土 自动绘 出 ， 并在电流密 度 。 处 计 算出 。 值 。 种 钢 的 测 量结 果如下 钢 种 一 ， ， 幼 由此测量结果可 以 看出 ， 钢和 钢 的尸。 值都比 钢 的大 而 比 卜 的 稍 小 。 这说 明它 们 的 耐蚀性均 优于 。 ， 接近 一 钢 。 交流阻杭 法浦皿 反应 电阻 在一定 的频 率范 围 内 ， 对 研 究电极 加 一小 幅度 一般 小于 的 对 称 交 流正 弦 波 ， 使 电极 上交替地 进 行 阳极极化 和 阴极 极 化 。 在这种情况下测量 电极的交流阻 抗 ， 可 以求出 电 极 的反 应 电阻 。 是 与腐蚀 电流 。 。 ， 成 反 比 的 ， 故 可 以用 值的 大 小比 较不 同钢种的 耐 蚀 程度 。 值 越 大 ， 腐蚀 电流 就 越 小 ， 钢 的 耐蚀 性 就 越 好 。 实验 在 一 交流 阻 抗 仪 上 进行 。 人 一 是 由微 处理 机控 制入 恒 电势 仪及 锁 定放大 器和打印机 的 。 为了体现 各钢 种的可 比 性 ， 电解质滚液采 用 了 。 的盐 酸 。 测量 前将电极放 在上 述溶 液 中稳定 。 交流 频 率选 择 在。 七 一 。 ‘ 范围 内 。 在电极 自腐 蚀 电势附近施 加 百 士 的正 弦 波交流 电 压 。 由计算机控 制的 系统打 印出 图 。 图 是 实验测 出的 个钢 种的 甲 图 。 由图 「” 半 圆直径 得 出的 电极 反 应 电 阻 的 数 值 如下 钢 乒 戈 ， ， ， 一 从 的 数浪可 以 看 出 ， 钢和 钢 在 ‘卜的耐 蚀性 远远 高于 尹尸 习，、 、 、 、 ， · 毛 口户，了 石 ， 碑， ， 、 侧 气 多介 尸 ’ 、 咦 、 ‘ 、 。 、 ， 、 、 、 二 八曰 曰日几︸︸ ︸。匆 图 种 钢 在 中 图 「 ‘ ， 尸

钢，但逊于cor-tenA钢。实验发现，Nyquist图上4种钢阴抗半圆的圆心均不在横坐标轴上， 发生了所谓阻抗半圆的旋转现象，即横坐标轴沿顺时针方向分别旋转了约8.5°~17°。如08 CuPVRE钢的阻抗半圆在横坐标轴上的数值是682，半圆旋转了17°，由此算出的半圆直径 =682/c0s17°=713，此值与682比较相差4.5%左右。 不论是用旋转后的半圆直径表示反应电阻，还是用阻抗毕圆在横坐标轴上的数值表示 R:,各钢种R,的大小顺序不变。前面所列出的R,值是按照旋转后的半圆直径数值排列的。 1.3钝化曲线法测定维钝电流密度 将保护好原轧制表面的08 CuPVRE、08CuP和cor-tcnA及Aa等钢按前述方法做成电极， 以鉑片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，用恒电势仪在0.1mol1Na2SO,溶液中以 10mV/min的扫描速率测其阳极钝化曲线。测量结果如图2所示。 从4种钢的钝化曲线看，在进行阳极极化测量时，它们都有由活化向钝化的转变，而且 1.8 o Cor-tenA 1.6 o 08CuPVRE 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 b 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 P=P -0.8L -2.2-2.0 -1.2-0.400.41.22.02.4 log(i/mA.cm2) 图24种钢在0.1mo1/1Na2S04中的钝化曲线 Fig.2 Passivity curves for four stecls in 0.1 mol/I Na2SO solution 都有钝化区。但是它们是有区别的。08 CuPVRE钢的维钝电流密度较小，钝化区也较宽s 08CP钢的维钝电流密度较前者稍大，但其致钝电流密度较小，而且有很宽的钝化区，说明 这两种钢的阳极阻滞性较好。A。钢的维钝电流密度较前两者大得多，其致钝电流密度也较 大，它的耐蚀性较差。ccr-tenA的维钝电流密度最小，但它的钝化区较08 CuPVRE和08CuP 钢窄得多，而且致钝电流密度也较大。 1,4失重法测腐蚀速率 将前述4种钢切成45mm×30m的试样，在其一端钻上2mm的小孔，用水砂纸打磨至 385

钢 ， 但逊于 一 钢 。 实验 发现 ， 图上 种钢阻抗 半圆的圆心均不在横坐标轴上 ， 发 生 了 所 谓 阻 抗半圆的旋转现象 ， 即横坐 标轴沿 顺时针 方向分 别 旋转了约 “ 一 。 。 如 钢的 阻抗 半圆在横坐标 轴 上 的数值是 ， 半圆旋 转了 。 ， 由此 算出 的半圆 直 径 。 ” ， 此值与 比较 相差嫂 左右 。 不论是 用旋转后 的半圆直径表示反 应 电阻 ， 还是 用阻 抗半 圆 在 横 坐 标轴上的数值表示 刀 ， 各钢种 的大 小顺序不变 。 前面所 列 出 的 值是按照旋转后的半 圆直径数值排列的 。 钝化 曲线法翔 定维钝 电流密度 将 保护好原轧 制表面的 、 。 和 一 及 等钢按前述 方 法做成电极 ， 以 铂片 为辅 助 电极 ， 饱和甘 汞 电极 为 参比 电极 ， 用恒 电势仪 在 、 、 溶 液 中以 的扫描 速率测其阳极钝化 曲线 。 测量结果 如 图 所 示 。 从 种钢的钝化 曲线 看 ， 在进行阳极极化测 量时 ， 它 们都有 由活化向钝 化的转变 ， 而且 吮 导 卜 吸 、 ‘ ， 乙一 尸 吧 、 ‘ 一 图 种钢 在 中的钝化 曲线 ， 。 都有钝化 区 。 但是它 们是 有 区别 的 。 钢 的维 钝 电流密度较 小 ， 钝化 区也较宽 钢 的维钝 电流密度较前 者稍大 ， 但 其致钝 电流密度较 小 ， 而 且 有很 宽 的钝 化 区 ， 说 明 这 两 种钢的阳极阻 滞性较 好 。 。 钢的维 钝 电流密度较 前两者大 得多 ， 其致钝 电 流密度也较 大 ， 它 的耐蚀性较差 。 。 一 的维钝 电流密度最小 ， 但它 的钝化 区较 和 钢窄得多 ， 而且致钝 电流密度也较大 。 失重 法洲腐蚀速率 将前述 种钢切成 的试样 ， 在其一 端 钻 上 沪 的 小 孔 ， 用 水 砂纸打磨至

800,再用塑料丝系好挂在0.1mol1Na2S0,溶液中，在26.5~28.5℃的室温下放置11d, 取出试样后酸洗除锈，晾干后称重。每种钢有3个平行试样，测出的腐蚀速率取平均值。4 种钢腐蚀速率v。,的测量结果如下： 钢 种 cor-tenA 08CuPVRE 08CuP A3 Ucorr,g.m-2.d-i 1.419 1.524 1.551 1.577 可以看出，在两种O8系列的钢中08 CuPVRE钢的腐蚀速率小，其耐蚀性仅次于ccr-tenA钢， 08CuP钢次之，但它们的耐蚀性均优于A3钢。可见，由失重法得出的4种钢的耐蚀顺序与前 述的电化学方法完全一致。 08CuP 1,5增重法测腐蚀速率 将保持原轧制表面的08 CuPVRE、08CuP bo Cor-tenA 及cor-tenA和A.等钢种做成65mmX40mm的 08CuPVRE 试样，每种钢取5片，用塑料丝系好挂在雾化箱 中（每天挂15h),每隔1/2h喷蒸馏水1/2h, 箱内相对湿度为95%。15h后取出晾千，称重。 这种加速模拟大‘气腐蚀试验共做20d,其增 12 16 20 重量如图3所示。由图3可以看出，在20d的 Time d 增重试验中，08 CuPVRE和O8CuP钢的增重 图34种钢的增重量 量都低于A,钢而稍高于ccr-tenA钢。 Fig.3 weight growth curve for four 经20d的加速模拟大气腐蚀试验后，取出 steels 试样非在室内大气中，再经过1042d的大气腐 蚀增重试验，算出的平均增重速率vc,,如下： 钢 种 cor-tenA 08CuPVRE 08CuP A3 vcorr,g.m-2.d-1 5.04×10-3 5.75×10-3 5.92×10-3 8.63×10-3 可以看出，O8 CuPVRE和08CuP钢的腐蚀速本均低于A,钢而略高于cor-tenA钢。 2分析与讨论 从实验结果可以香H出，与Aa钢比较，08 CuPVRE钢和08CuP钢在溶液中都有着较高的 反应电阻和极化电阻，它们的耐蚀性均优于A:钢。这上要是出于钢中有铜、磷和稀土元 素。 铜对钢的抗大气腐蚀性能起着重要的作用。有人作碳钢中加入0.04%C“,碳钢就有了抗 腐蚀性7)，当碳钢中含有0.25%~0.5%Cu时，可以明显地改善钢在大气的耐蚀性81。从 电化学角度看，含铜钢在腐蚀过程中遵循着电势较负组元的原子选择性溶解的机理，故在其表 面会发生铜的富集现象3)。铜在钢中是阴极去极化剂，它可以促使钢产生局部钝化效应【。)， 从而抑制钢的腐蚀。对08 CuPVRE钢进行电子探针分析表明、铜富集在金属基体一一侧：)。 这说明铜起到阻止钢锈蚀的作用。 386

息 释 ， 再用 塑 料丝 系好挂在 。 ‘ 溶液 中 ， 在 一 ℃ 的 室温 下放置 ， 取出试样后 酸洗除 锈 ， 晾 干后称 重 。 每种 钢 有 个平 行 试 样 ， 测 出的腐蚀 速率取平 均 值 。 种 钢腐蚀 速 率 。 。 的测 量结果 如下 钢 种 。 卜 一 一 。 。 ， 一 一 。 。 。 可 以看出 ， 在 两种 系列 的钢 中 钢 的腐蚀速率小 ， 其耐 蚀性 仅 次于 一 钢 ， 钢 次之 ， 但它 们的 耐蚀性均优 于 钢 。 可 见 ， 由失重 法得 出的 种 钢的 耐蚀顺序 与前 沪 尹洲 尸尸 ， 沪 尸二代 长寿《 澎义 龚尸 尹 写 洲 述 的 电化学方 法完全一致 。 ， 图 种钢的 增 玉量 「 蚀 增重 试验 ， 算出的 平均增 重 速率 ， 。 。 ， 钢 利 一 。 。 ， · 一 · 一 一 增孟 法洲腐蚀 速 率 将保 持原轧 市 表面的 、 及 一 和 等钢种做 成 的 试 样 ， 每种钢 取 片 ， 用塑 料丝 系好挂 在雾化箱 中 每天 挂 ， 每隔 喷蒸馏 水 ， 翰 内相对 湿度 为 。 后 取出晾 干 、 称重 。 这 种 加速 模 拟 大 气 腐蚀 试验 共做 ， 其 增 重 量如 图 所示 。 由图 可 以看出 ， 在 的 增 重试验 中 ， 和 钢 的 增 重 量 都低 于 钢而 稍 高于 。 卜 钢 。 经 的 加速模拟大 气腐蚀试验 后 ， 取出 试 样寸 在室 内大 气 中 ， 再经过 的大 气腐 。 ·任切叭汪 甲 如 下 。 一 。 一 。 只 一 可 以 看出 ， 和 钢的 腐蚀速 率均 低 于 。 钢 而 略 高于 。 卜 钢 。 分析 与讨论 尹 从 实验 结果 可 以 看出 ， 与 钢 比较 ， 钢 和 钢 在溶 液 中都有 着较 高 的 反 应 电阻 和 极 化 电阻 ， 它 们的耐 蚀性均 优 于 。 钢 。 这 要 是 山 于 钢 中 有 铜 、 磷和 稀土元 素 。 铜对 钢的抗 大 气腐蚀性 能起 着重要 的 作 用 。 有人 在碳 钢 中加人 写 ， 碳 钢 就 有 了抗 腐 蚀 性 仁 ’ ， 当碳 钢 中含 有。 一 时 ， 可 以 明 显地 改 善钢 在大 气中的 耐蚀性 〔 “ 〕 。 从 电化学角度 看 ， 含铜 钢 在腐蚀过 程 中遵 循 着 电势较 负组 元 的原 子选 择性溶 解的 机理 ， 故 在其表 面会 发生铜 的富 集现象 〔 ’ 。 铜 在钢 中是 阴极 去 极 化 剂 ，它 可 以促 使钢产生 局 部钝化效 应 〔 。 〕 ， 从而 抑制钢 的腐蚀 。 对 钢进 行 电 子探针 分 析丧 明 ， 铜富 集 在金 属 辈 体一 侧 〔 ‘ 〕 。 这 说 明铜 起 到阻 」二钢 锈 蚀的 作用

实验所用的08 CuPVRE和08CuP钢中均含有磷。在大气腐蚀条件下，钢中的磷是阳极去 极化剂，它在钢中能加速钢的均匀溶解和F©2+的氧化速率，这有助于在钢表面形成均匀的 -FeOOH锈层，促进生成非品态羟基氧化铁FcOx(OH)3-2x致密保护膜11)，从而增大了 电阻，使钢内部免遭大气腐蚀。 稀土元素主要对钢起净化作用，并使夹杂物球化，从而提高钢的抗大气腐蚀性能。对含 稀土元素和不含稀土元素的08系列钢的夹杂物进行定量分析表明：？，与后者相比，前者夹 杂物的数量少、长度小、长宽比也小，前者较后者耐蚀性好。另外，将原轧制表面在雾化箱 中锈蚀的08系列钢和Aa钢进行氧化皮结构分析发现：！)，其中有在轧制时形成的磁铁矿和赤 铁矿，也有与水、氧接触后进一步形成的纤铁矿(y-FOOH)和非晶质氢氧化铁。纤铁矿大 多靠近金属，构成不连续层带。含有稀土元素的08 CuPVRE钢锈层中的磁铁矿厚度最大， y-FOOH呈细分散状分布在近金属的磁铁矿层带中，该带结晶程度较高，与金属基体呈锯齿 状镶嵌，二者之间结合紧密。最外层的非晶质氢氧化铁厚度很小。看来，稀土元素的加入抑 制了磁铁矿、赤铁矿等在水、气作用下的分解作用，使非晶质氢氧化铁不发育，从而提高了 耐蚀性。与08 CuPVRE相比，A3钢的锈层分带规律不清晰、不规律，磁铁矿和赤铁矿的含 量与纤铁矿和非品质氢氧化铁的含量差不多，各物相之间联结不紧密，孔隙、裂隙较多，锈 层脱落现象明显，对基体的保护作用较差，其耐蚀性不如08 CuPVRE钢好。 从实验结果看，cor-tenA钢的抗大气腐蚀性能优于O8 CuPVRE钢和08CuP钢。由化 学成分可知，此钢除了含有Cu和P外，还添加了Ni和Cr。Ni的电势比Fe正，加入Ni能使钢 的自腐蚀电势向正方向变化，增加了钢的稳定性：C的加入使钢易于转入稳定性钝化状态。 这都有利于提高钢的耐蚀性。 3结 论 (1)3种电化学方法和2种重量法的实验结果均表明，国产耐侯钢08 CuPVRE和08CuP 都具有很好的抗大气腐蚀性能。它们的耐蚀性均优于普碳钢Aa,略逊于日本的cor-tenA钢。 (2)铜、磷和稀土等元素的加入对改善锈层结构、提高钢的耐蚀性起着重要作用。含稀 土元素的08 CuPVRE钢较不含稀土的08CuP钢的耐蚀性好。 (3)实验所用电化学方法在一定情况下是研究金属耐蚀性快速而又有效的方法。它们给 出的结果与增重和失重方法得出的结果趋势是一致的。 致谢：木实验所用的08系列部和A3钢是鞍山！钢铁公司治炼的：全部钢样均由鞍钢钢研所郭泰洁、吴瑞银同志提供：实 验过程中得到了北京科技大学曹贞源同志的帮助，在此一并表示感谢。 参考文献 1 Copson H R.Corrosion,1959,15 (10):533 2托马晓夫。华保定等译，金属腐蚀及其保护理论。北京：国工业出版社。1964 3罔田秀弥等.铁上钢，1969,55(5)：355 4松岛岩、上野忠之.铁钢，1967,53(10)：402 5内藤浩光、冈田秀弥等.防食技术，1967,16(5)：191 6严谨、熊长清.钢铁研究，1984，(1)：29 387

实验 所 用 的。 。 和 钢 中均含有磷 。 在大气腐蚀 条件下 ， 钢 中的磷是 阳极去 极化剂 ， 它在钢 中能加速钢 的均匀溶解和 “ 的氧 化速率 ， 这 有 助于 在钢 表 面 形 成 均 匀的 ， 一 锈层 ， 促进生成非 晶态 经 基 氧化铁 、 。 一 ， 二 致 密保护膜 〔 ‘ ’ 〕 ， 从 而 增大 了 电阻 ， 使钢内部 免遭大 气 腐蚀 。 稀土元 素主要对钢起 净化作用 ， 并使夹 杂物 球化 ， 从而 提高钢 的抗大 气腐蚀性 能 。 对含 稀 土元 素和不含稀土元 素 的 系列钢 的夹杂物 进行定量分 析 表 明 〔 伯 ’ ， 与后者 相 比 ， 前 者夹 杂 物 的数量少 、 长度小 、 长 宽 比也 小 ， 前者较 后 者耐 蚀性好 。 另外 ， 将原 轧 制表面 在雾化 箱 中锈 蚀的 系列钢 和 钢 进 行 氧化皮结构分 析发现 〔 扣 〕 ， 其 中有 在轧 制时形成的 磁铁矿 和赤 铁矿 ， 也 有与水 、 氧 接触后 进一 步形 成的纤 铁矿 夕 一 和 非 晶质氢 氧化铁 。 纤铁矿大 多靠近 金属 ， 构成 不连 续层带 。 含 有稀土元 素的 钢 锈 层 中的 磁铁矿厚 度最大 ， ， 一 呈 细分 散状分布 在近 金属 的磁铁矿 层带 中 ，该 带结 晶程 度较 高 ， 与金属基 体呈锯齿 状镶 嵌 ， 二者之间结合紧 密 。 最外 层 的非 晶质氢氧化铁厚 度很 小 。 看来 ， 稀土元 素的加人抑 制 了磁铁矿 、 赤铁矿等 在水 、 气作 用 下 的分 解作用 ， 使非 晶质氢 氧化铁 不 发育 ， 从而 提高 了 耐 蚀性 。 与 相 比 ， 钢 的 锈层分 带规 律不 清晰 、 不规 律 ， 磁 铁 矿 和 赤铁矿 的含 量 与纤铁矿 和 非 晶质氢氧 化铁 的含量 差不 多 ， 各物 相 之 间联结 不 紧密 ， 孔隙 、 裂隙较 多 ， 锈 层 脱落现象 明显 ， 对基体 的保 护作 用较 差 ， 其耐蚀性 不 如 钢好 。 从实验 结果看 ， 一 钢 的抗 大气 腐蚀性能优 于 钢 和 。 钢 。 由 化 学成分可知 ， 此 钢除 了含有 和 外 ， 还添 加 了 和 。 的 电势 比 正 ， 加人 能使钢 的 自腐蚀 电势向正 方向变化 ， 增加 了钢 的稳定性 的加人 使钢 易于转入 稳定性钝化状态 。 这 都有 利于提 高钢 的耐 蚀性 。 结 论 种 电化学方法和 种重量 法的实验 结果均 表 明 ， 国产耐候钢 和 。 都具有很好的抗大气腐蚀性能 。 它 们的 耐 蚀性均 优于普碳 钢 。 ， 略 逊 于 日本 的 。 卜 钢 。 铜 、 磷和 稀土 等元 素 的加入 对 改善锈层 结 构 、 提 高钢 的耐 蚀 性起 着重要 作 用 。 含稀 土元 素的 钢较 不含 稀土 的 钢的耐蚀 性好 。 实验 所 用 电化 学方法 在一定情况 下是研 究金 属 耐 蚀 性 快速而 又有 效的方 法 。 它 们给 出 的结果 与增 重 和 失重 方法得 出的结 果 趋势是一致 的 。 致 谢 木 实验 所 用 的。 系列钢和 钢是鞍 山钢铁 公 司 冶炼 的 全部钢样均 由鞍钢钢 研所 郭泰 注 、 吴瑞 银 同志 提供 实 验 过程 中得 到 了北 京 科技 大 学 曹 贞 源 同志的帮 助 ， 在 此 一 并表示 感 谢 。 参 考 文 献 。 ， ， 托 马晓 夫 华保定等译 金属 腐蚀 及其保 护理论 北京 国工 业 出版 社 周 田秀弥等 铁 七 钢 ， ， 松 岛岩 、 上野忠 之 铁 己 钢 ， ， 内藤 浩 光 、 冈 田秀弥 等 防 食技术 ， ， 严 谨 、 熊长清 钢铁 研 究 ，

7 Hundy BB.I.S.I Spec.Report.1963,81:75 8 Ogram G R.Iron and Steel,1965,38,9 9 Sehwitter H.Werkst.u.Korrs.,1980,31 (9):703 10曹贞源等。北京钢铁学院学报，1987,9(4)：1 11三闪俊平等。防食技术，1974,23(1)17 机器人动力学 机器人动力学是机器人研究的重要方面。它主要研究机器人运动和产生该运动的力的关 系。目前国内外已提出了多种算法和模型，通过北京科技大学机器人动力学课题组3年来的 工作，发表了10篇论文（其中两篇在【EEE(1988)国际会议上宜读，并收人会议论文集）。 鉴定专家组结论如下： (1)在发展和完善机器人动力学凯恩方程法方面做出了新贡献，特别是导出了直观、简 练、快速而且适用于带有闭环结构机器人的递推式动力学算法。这项研究成果具有国际水 平。在对机器人拉格朗日方程的研究论文中，提出用内积公式来简化求迹讣算，也是颇有意 义的成果。 (2)在机器人的计算机仿真方面，开发了基于微机交互式、而H模块化结构的机器人运 动学、动力学仿真系统软件(IMB,SSR),这一成果在闲内有一定先进性，更富有应用前 景。 (3)论文具有理论联系实际的特点，特别是紧密结合该校YG-1型弧焊机器人的研制工 作。通过分析计算，对该型机器人提出了一些有益的改进意见。所编制的机械手惯性参数计 算的通用程序PDM-1有推广应用价值。 388

， 。 ， ， 。 ， 等 。 ， ， 曹 贞源 等 北京钢铁 学 院 学报 ， ， 三 沼 俊 平等 防 食技 术 ， 一 」， 机 器 人 动 力 学 机器人 动 力学是 机 器人 研究 的重要 方面 。 它 主 要 研究机器人运 动和产生该运 动 的力的关 系 。 目前 国内外 已 提 出 了 多种算法和 模 型 ， 通过 北 京科 技 大 学机 器人 动力 学 课 题 组 年来 的 工作 ， 发 表了 篇论 文 其 中两篇 在 国际 会议上宣 读 ， 并收入 会议 论文集 。 鉴定专家 组结 论 如下 在发展和完 善机 器人 动 力 学凯思 方程 法方 面做 出 了新贡献 ， 特别是 导 出 了直观 、 简 练 、 快速而且 适用于带 有 闭环结 构机器 人 的递推式动 力学 算法 。 这项 研究成果具 有 国 际 水 平 。 在对机器 人拉格 朗 日方程 的研究论 文 中 ， 提出 用 内积 公 式来简化求迹 计算 ， 也 是颇 有意 义 的成 果 。 在机 器人 的计算机仿 真方面 ， 开 发 了墓 于微 机 交 互 式 ， 而 日模块 化结 构的机 器人运 动学 、 动 力学仿 真系统 软 件 ， ， 这 一 成果 在国 内有一 定先进 性 ， 更 富 有 应 用 前 景 。 论 文 具有理 论 联 系实际 的特点 ， 特别是 紧密结 合该 校 一 型弧焊机 器人 的研制工 作 。 通过分析 计算 ， 对该型机 器人 提出 了一 些 有益 的改进 意见 。 所 编制 的机 械手惯 性 参数计 算 的通 用 程序 一 有推广 应 用价值