·1766· 工程科学学报，第38卷，第12期 Asami和Kikuchi☒对碳钢和耐候钢在工业一海洋大气 5和表2可知，光照条件的改变并没有改变腐蚀产物 环境下暴晒17a的锈层分析，定义锈层保护性因子 的类型，只是腐蚀产物的比例发生改变.注意到无光 地ay=0。+0A/h0g+w,+wM.式中0。表示&- 照及半光照条件下腐蚀产物中还含有一定比例的 FeOOH的质量分数，wm表示锈层中非晶质物质的质 NaCl,这是因为在此两种光照条件下试样表面相对湿 量分数，w。表示B-FeOOH的质量分数，心，表示y- 度大，腐蚀产物湿润，表面腐蚀产物浸润、附着一定含 FeOOH的质量分数，wu表示Fe,0,的质量分数.但是， 量的NaCl盐离子.也有文献指出，铁的几种羟基氧 通过X射线衍射无法检测出非晶态的物质，因而表2 化物如q-FeOOH和BFeO0H对Cl~具有一定的吸附 中只给出晶态的锈层物相比例，认为该值的大小能反 性.在全光照条件下，经干湿交替过程后表面锈层相 应锈层保护性好坏.另外，由于铁的氧化物Fe,0,或y- 对较干燥，另外锈层颗粒致密且较小，对于侵蚀性C1 Fe2O3具有相近的晶格参数，采用X射线衍射无法准确 的渗透和传输有一定的阻碍作用，因而在腐蚀产物中 检测区分，故标注时采用Fe,0,/yfe,0,形式.从图 未检测到NaCl的存在. 800 800 (a) 700 ■Fe,0-fe,O ◆FeOOH 700 Fe0/y-Fe,0. 600 ·c-Fe00H 600 。a-Fe0OH NaCl NaCl 500 400 300 300 200 200 100 60 120 20 60 80 29) 20 800 700 ■FeOy-Fe,0 ◆-feO0H 60 。a-FeOOH ▲NaCl 30 200 100 20 6080 100 120 29/) 图5实验钢在三种光照条件下的X射线衍射谱.(a)无光照；(b)半光照：()全光照 Fig.5 XRD patterns of the test steel under three different light conditions:(a)no light:(b)half-day light;(c)all-day light 表2腐蚀产物物相比例的半定量分析（质量分数） 描述为：首先Fe2·水解形成FeOH·,然后被空气氧化 Table 2 Semi-quantitative analysis of corrosion products formed on the 生成y-FeOOH,随后由于大气中O,的作用使钢铁表面 test steel % 的薄液膜酸化，进而导致y-FeOOH逐渐溶解，生成 物相 无光照 半光照 全光照 Fe0.(OH),-2.沉淀，最后经过熟化或晶化作用形成稳 Fe:0a/y-Fe2O 54.5 63.6 66.3 定的a-FeOOH.由此过程可知，a-FeOOH的形成受 y-Fe0OH 29.7 20.2 16.3 到0，扩散速度的影响，随着光照时间的延长，实验钢 a-Fe00H 9.0 14.1 17.4 表面处于干燥的时间越长，越利于02扩散，为反应提 NaCl 6.8 2.1 供了充足的0，供应.另外，反应速率也一定程度上受 Waly 10.7 16.8 21.1 到温度的影响，干湿交替的干燥过程实验钢表面温度 处于光照阶段时一样，黑暗阶段时试样表面温度低，这 此外实验钢锈层中αFeO0H在无光照条件和有 对于腐蚀过程产物的形成及最终稳定具有影响，对基 光照条件下两种情况下形成过程有差别，因此应分别 体的保护性有差异a.而湿润过程中，处于浸没在溶 讨论.在有光照条件情况下，a-FeOOH的形成过程可 液状态中三种条件下实验钢表面温度则一样.腐蚀过工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 Asami 和 Kikuchi ［12］对碳钢和耐候钢在工业--海洋大气 环境下暴晒 17 a 的锈层分析，定义锈层保护性因子 wα/γ* = wα + wAm /wβ + wγ + wM ． 式 中 wα 表 示 α- FeOOH 的质量分数，wAm表示锈层中非晶质物质的质 量分 数，wβ 表 示 β-FeOOH 的 质 量 分 数，wγ 表 示 γ- FeOOH 的质量分数，wM表示 Fe3O4的质量分数． 但是， 通过 X 射线衍射无法检测出非晶态的物质，因而表 2 中只给出晶态的锈层物相比例，认为该值的大小能反 应锈层保护性好坏． 另外，由于铁的氧化物 Fe3O4或 γ- Fe2O3具有相近的晶格参数，采用 X 射线衍射无法准确 检测区分［13］，故标注时采用 Fe3O4 /γ-Fe2O3形式． 从图 5 和表 2 可知，光照条件的改变并没有改变腐蚀产物 的类型，只是腐蚀产物的比例发生改变． 注意到无光 照及半光照条件下腐蚀产物中还含有一定比例的 NaCl，这是因为在此两种光照条件下试样表面相对湿 度大，腐蚀产物湿润，表面腐蚀产物浸润、附着一定含 量的 NaCl 盐离子． 也有文献［14］指出，铁的几种羟基氧 化物如 α-FeOOH 和 β-FeOOH 对 Cl － 具有一定的吸附 性． 在全光照条件下，经干湿交替过程后表面锈层相 对较干燥，另外锈层颗粒致密且较小，对于侵蚀性 Cl － 的渗透和传输有一定的阻碍作用，因而在腐蚀产物中 未检测到 NaCl 的存在． 图 5 实验钢在三种光照条件下的 X 射线衍射谱． ( a) 无光照; ( b) 半光照; ( c) 全光照 Fig． 5 XＲD patterns of the test steel under three different light conditions: ( a) no light; ( b) half-day light; ( c) all-day light 表 2 腐蚀产物物相比例的半定量分析( 质量分数) Table 2 Semi-quantitative analysis of corrosion products formed on the test steel % 物相 无光照 半光照 全光照 Fe3O4 /γ-Fe2O3 54. 5 63. 6 66. 3 γ-FeOOH 29. 7 20. 2 16. 3 α-FeOOH 9. 0 14. 1 17. 4 NaCl 6. 8 2. 1 ― wα/γ* 10. 7 16. 8 21. 1 此外实验钢锈层中 α-FeOOH 在无光照条件和有 光照条件下两种情况下形成过程有差别，因此应分别 讨论． 在有光照条件情况下，α-FeOOH 的形成过程可 描述为: 首先 Fe 2 + 水解形成 FeOH + ，然后被空气氧化 生成 γ-FeOOH，随后由于大气中 O2的作用使钢铁表面 的薄液膜 酸 化，进 而 导 致 γ-FeOOH 逐 渐 溶 解，生 成 FeOx ( OH) 3 － 2x沉淀，最后经过熟化或晶化作用形成稳 定的 α-FeOOH［15］． 由此过程可知，α-FeOOH 的形成受 到 O2扩散速度的影响，随着光照时间的延长，实验钢 表面处于干燥的时间越长，越利于 O2 扩散，为反应提 供了充足的 O2供应． 另外，反应速率也一定程度上受 到温度的影响，干湿交替的干燥过程实验钢表面温度 处于光照阶段时一样，黑暗阶段时试样表面温度低，这 对于腐蚀过程产物的形成及最终稳定具有影响，对基 体的保护性有差异［16］． 而湿润过程中，处于浸没在溶 液状态中三种条件下实验钢表面温度则一样． 腐蚀过 ·1766·