第12期 赵博等：CI~和HCO,对N80钢阳极电化学行为的协同作用 ·1387· 1.6 1.6r (b)-HCO20.01 mol L- 1.2 1.2 -HCO 0.03 mol.L- 0.8 一HC00.05mal.L-4 0.8 -HC00.10mol·L,-t 04 -HCO.0.01 mol L- —HC00.03mo·L4 阿 HCO.0.50 mol L- 0.4 0 HCO0.05 mol L- -04 -HC0,0.10mol.L- HCO 0.50 mol.L- 0.4 -0.8 0.8 -12 -1.2 -1.6 -2-10 -1.6 4 -1 Igli/(mA·em-] lg(mA·cm) 1.6 1.8F (d) 1.2 -HCO 0.01 mol-L 14 一HC00.01mol.L- 0.8 -HCO 0.03 mol.L- -HCO70.03 mol.L-! -HCO,0.05 mol L- 1.0 -HC00.05mo-1- HC00.10mol·L-l 0.6 HCO 0.10 mol-L- HCO0.50 mol.L- 0.2 HCO-0.50 mol.L- 0 0.2 0.4 -0.6 -0.8 -1.0 -1.2 -1.4 543210 -3 l回imA·cm-] lgmA·cm 图2不同C~浓度下HC0;溶液中N80钢的极化曲线.(a)0molL-l:(b)0.005molL-l:(c)0.010moL-1;(d)0.020mlL1 Fig.2 Potentiodynamic polarization curves of N80 steel in HCO solutions with different Cl-concentrations:(a)0molL1;(b)0.005 mol.L-1; (c)0.010maL-l:(d)0.020mmlL1 由表可知，Cˉ浓度增大可大幅地降低材料的点蚀 产物，对材料表面起到一定的保护作用.这可能是 电位，缩窄维钝电位区间，增大维钝电流密度，说明 由于HCO与CI浓度较高，同时在高电位的激励 C~的加入对体系的钝化态的稳定性具有强烈的破 下在试样表面生成的铁离子不能及时扩散而在表面 坏作用. 生成铁氧化物腐蚀产物，对电极表面形成高度覆盖 表2致钝溶液体系中N80钢的部分电化学参数 所致.此时腐蚀产物较钝化膜致密性差，但对电极 Table 2 Electrochemical parameters of N80 steel in the passive solution 表面仍然具有一定保护作用，可阻止电流密度进一 system 步增大 HCO浓度/CI·浓度/ E。ImV E/mV 2.3动电位电化学阻抗谱分析 (mol-L-1)(mol-L-1)(uA.cm-2) 图3为N80钢在不含Cl和Cl为0.01mol· 0.03 0 190.5 1100 560 L-的0.5molL-HC0溶液体系中的阳极动电位 0.05 0 91.2 1050 980 极化曲线与动电位电化学阻抗谱.从图中可知，动 0.10 0 63.1 980 1190 电位电化学阻抗谱与动电位极化曲线基本一致，阻 0.50 0 50.1 990 1610 抗变化基本与阳极电流密度呈反向规律.图3(a) 0.50 0.005 74.2 950 1360 显示在溶液中不含CIˉ的情况下，N80钢的阳极电 0.50 0.100 91.7 20 470 流密度随极化电位变化规律为：增大(a一b:-830~ 0.50 0.200 114.8 -430 30 -670mV)、减小(b一c:-670~-470mV)、略增大 HC03浓度为0.5molL-、Cl-为0.2molL-1 (c一d:-470~-320mV)、略减小(d一e:-320~ 的溶液体系中，在电位为400~1600mV之间，电流 -160mV)、相对稳定(e-f:-160~990mV)和急剧 随电位增加出现下降.此时极化电位己处于过钝化 增大(f一g:>990mV)六个阶段，在图中分别对应两 区，亚稳态电流密度大于维钝电流密度2~3个数量 个电流峰b和d以及一个电流谷c. 级.观测发现试样表面覆盖一层黑色较致密的腐蚀 溶液中不含Clˉ的情况下，在e一f段即维钝电第 12 期 赵 博等: Cl － 和 HCO － 3 对 N80 钢阳极电化学行为的协同作用 图 2 不同 Cl － 浓度下HCO － 3 溶液中 N80 钢的极化曲线 . ( a) 0 mol·L － 1 ; ( b) 0. 005 mol·L － 1 ; ( c) 0. 010 mol·L － 1 ; ( d) 0. 020 mol·L － 1 Fig． 2 Potentiodynamic polarization curves of N80 steel in HCO － 3 solutions with different Cl － concentrations: ( a) 0 mol·L － 1 ; ( b) 0. 005 mol·L － 1 ; ( c) 0. 010 mol·L － 1 ; ( d) 0. 020 mol·L － 1 由表可知，Cl － 浓度增大可大幅地降低材料的点蚀 电位，缩窄维钝电位区间，增大维钝电流密度，说明 Cl － 的加入对体系的钝化态的稳定性具有强烈的破 坏作用． 表 2 致钝溶液体系中 N80 钢的部分电化学参数 Table 2 Electrochemical parameters of N80 steel in the passive solution system HCO － 3 浓度/ ( mol·L － 1 ) Cl － 浓度/ ( mol·L － 1 ) icp / ( μA·cm － 2 ) Ep /mV Epr /mV 0. 03 0 190. 5 1 100 560 0. 05 0 91. 2 1 050 980 0. 10 0 63. 1 980 1 190 0. 50 0 50. 1 990 1 610 0. 50 0. 005 74. 2 950 1 360 0. 50 0. 100 91. 7 20 470 0. 50 0. 200 114. 8 － 430 30 HCO － 3 浓度为 0. 5 mol·L － 1 、Cl － 为 0. 2 mol·L － 1 的溶液体系中，在电位为 400 ～ 1 600 mV 之间，电流 随电位增加出现下降． 此时极化电位已处于过钝化 区，亚稳态电流密度大于维钝电流密度 2 ～ 3 个数量 级． 观测发现试样表面覆盖一层黑色较致密的腐蚀 产物，对材料表面起到一定的保护作用． 这可能是 由于HCO － 3 与 Cl － 浓度较高，同时在高电位的激励 下在试样表面生成的铁离子不能及时扩散而在表面 生成铁氧化物腐蚀产物，对电极表面形成高度覆盖 所致． 此时腐蚀产物较钝化膜致密性差，但对电极 表面仍然具有一定保护作用，可阻止电流密度进一 步增大． 2. 3 动电位电化学阻抗谱分析 图 3 为 N80 钢在不含 Cl － 和 Cl － 为 0. 01 mol· L － 1 的 0. 5 mol·L － 1 HCO － 3 溶液体系中的阳极动电位 极化曲线与动电位电化学阻抗谱． 从图中可知，动 电位电化学阻抗谱与动电位极化曲线基本一致，阻 抗变化基本与阳极电流密度呈反向规律． 图 3( a) 显示在溶液中不含 Cl － 的情况下，N80 钢的阳极电 流密度随极化电位变化规律为: 增大( a—b: － 830 ～ － 670 mV) 、减小( b—c: － 670 ～ － 470 mV) 、略增大 ( c—d: － 470 ～ － 320 mV) 、略减小( d—e: － 320 ～ － 160 mV) 、相对稳定( e—f: － 160 ～ 990 mV) 和急剧 增大( f—g: ＞ 990 mV) 六个阶段，在图中分别对应两 个电流峰 b 和 d 以及一个电流谷 c． 溶液中不含 Cl － 的情况下，在 e—f 段即维钝电 ·1387·