,52 北京科技大学学报 第32卷 表2氯化镧对2024铝合金在海水中腐蚀行为的影响 式中，L。和分别为在未加缓蚀剂和加缓蚀剂海 Table 2 Effect of LaCk on the cormsion behav ior of2024 alm num al 一2 水中的腐蚀电流密度，A·am. boy in seawater 表32024铝合金在不同氯化衡浓度海水中的极化曲线的电化学参 LaC6质量浓度/ 缝隙腐蚀 质量损失/ 缓蚀 数及缓蚀率 (gL) 个数，n mg 率% Tabl3 Electmochen ical panmeters and inhbitor effciency of 2024 0 21/40 6.525 ahm inum alloy in seawater with various concentrations of LaCk 1.0 16/A0 2.925 55.2 LaCB质量浓度/ kon/ 缓蚀 2.0 8/A0 2.275 65.1 (gL-1) mV (Am-2) 率% 3.0 4/A0 1.956 70.0 0 -1061 2.010 一 4.0 240 1.876 71.2 1.0 -917 0.510 74.63 注：分母上的0表示反应前试样缝隙的总个数，分子则表示浸 2.0 -901 0.215 89.30 泡后发生缝隙腐蚀的总个数 3.0 -890 0.153 92.24 4.0 -855 0.136 93.23 从表2可以看出，LaCk降低了2024铝合金在 海水中的腐蚀速率，缓蚀率随着LaCk浓度的增加 从拟合结果（表3）可以看出：铝合金试样在海 而增大，当缓蚀剂质量浓度超过2.0g~L后，缓蚀 水中的E.约为一1061mV(SCE)加入缓蚀剂后， 率和发生腐蚀的缝隙个数不再有明显的变化，以上 随着LaCk浓度的增加，腐蚀电位正移，腐蚀电流密 结果表明，LaCk减缓或抑制了2024铝合金在海水 度明显减小；同时，当海水中LaCk浓度≥2.0gL1 中的腐蚀 以后，腐蚀电流密度的变化已经很小，缓蚀率也仅有 2.2动电位极化 小幅度提高，缓蚀率的这种变化趋势与浸泡失重法 图2为带有缝隙的铝合金试样在海水及四种不 所测得的结果一致， 同浓度LaCk海水中的动电位极化曲线，从图中可 2.3交流阻抗 以看出，铝合金在海水中出现了明显的钝化行为，表 将铝合金试样在含有不同浓度LCk的海水中 明表面生成了腐蚀产物膜，当海水中加入LaCk以 进行电化学阻抗测试，其测试结果如图3所示，从 后，不同浓度时极化曲线的阴极部分都向左发生了 图3(a)河以看出，LaCk并没有明显地改变2024铝 移动，表现出阴极型缓蚀剂的特征，这与Ma 合金在海水中的Nyqu ist曲线形状，但容抗弧的直径 等所得的实验结果相一致， 随LaCk浓度的增大而明显增大，且当LaCk质量浓 02r -a0gL4LCL·海水 度≥2gL以后，容抗弧直径增大得已不明显，这 0 -b.1g-LLC*海水 些结果表明，LaCk使反应阻力增加，且有着一定的 -0.2f 一c2 gL-Lac1·海水 →d3gL-L海水 浓度范围 04 -e4gL1LC·海水 从图3(b)Bode图可以看出，各曲线都表现出 -0.6 -0.8 两个时间常数，对应着两个容抗弧，其中，高频端主 -1.0 要反映了铝合金表面生成钝化膜的特征，而低频端 -1.2 则主要反映了金属钝化膜界面的电极反应过程， -1.4 从Nyquist图中曲线可以看出，高频端的容抗弧差别 -8 -6-54-3-2-1 顶Acm) 较小，这可能与成膜时间短、膜的差别较小有关[8； 图22024铝合金在不同氯化镧浓度的海水中动电位极化曲线 而在低频端则出现了明显差别，表明电极反应随着 Fig 2 Potentiodynamn ic polrization curves of 2024 alm num alby LaCk的加入而逐渐变得困难.采用图4的等效电 n seawater w ith various concen trations of LaC k 路进行数值拟合，其中，R为溶液电阻，C为腐蚀 产物膜电容，R为腐蚀产物膜电阻，C为双电层电 对各曲线的腐蚀电位E和腐蚀电流密度【 容，R为电荷转移电阻 进行拟合，并根据下式对缓蚀率进行计算，其拟 合结果如表3所示， 图5给出了Br和R.随海水中LaCk浓度的变 化而变化的情况，从图中可以看出，随着缓蚀剂浓 (2) 度的增加，R逐渐增大，表明生成的腐蚀产物膜随北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 表 2 氯化镧对 2024铝合金在海水中腐蚀行为的影响 Ｔａｂｌｅ2 ＥｆｆｅｃｔｏｆＬａＣｌ3ｏｎｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ2024ａｌｕｍｉｎｕｍａｌ- ｌｏｙｉｎｓｅａｗａｔｅｒ ＬａＣｌ3质量浓度／ （ｇ·Ｌ－1） 缝隙腐蚀 个数‚ｎ 质量损失／ ｍｇ 缓蚀 率／％ 0 21／40 6∙525 － 1∙0 16／40 2∙925 55∙2 2∙0 8／40 2∙275 65∙1 3∙0 4／40 1∙956 70∙0 4∙0 2／40 1∙876 71∙2 注：分母上的 40表示反应前试样缝隙的总个数‚分子则表示浸 泡后发生缝隙腐蚀的总个数． 从表 2可以看出‚ＬａＣｌ3 降低了 2024铝合金在 海水中的腐蚀速率‚缓蚀率随着 ＬａＣｌ3 浓度的增加 而增大‚当缓蚀剂质量浓度超过 2∙0ｇ·Ｌ －1后‚缓蚀 率和发生腐蚀的缝隙个数不再有明显的变化．以上 结果表明‚ＬａＣｌ3减缓或抑制了 2024铝合金在海水 中的腐蚀． 2∙2 动电位极化 图 2为带有缝隙的铝合金试样在海水及四种不 同浓度 ＬａＣｌ3海水中的动电位极化曲线．从图中可 以看出‚铝合金在海水中出现了明显的钝化行为‚表 明表面生成了腐蚀产物膜．当海水中加入 ＬａＣｌ3 以 后‚不同浓度时极化曲线的阴极部分都向左发生了 移动‚表现出阴极型缓蚀剂的特征‚这与 Ｍｉｓｈｒａ 等 ［7］所得的实验结果相一致． 图 2 2024铝合金在不同氯化镧浓度的海水中动电位极化曲线 Ｆｉｇ．2 Ｐｏｔｅｎｔｉｏｄｙｎａｍｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆ2024ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｉｎｓｅａｗａｔｅｒｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＬａＣｌ3 对各曲线的腐蚀电位 Ｅｃｏｒｒ和腐蚀电流密度 Ｉｃｏｒｒ 进行拟合‚并根据下式对缓蚀率 η进行计算‚其拟 合结果如表 3所示． η＝ Ｉｃｏｒｒ－Ｉ′ｃｏｒｒ Ｉｃｏｒｒ ×100％ （2） 式中‚Ｉｃｏｒｒ和 Ｉ′ｃｏｒｒ分别为在未加缓蚀剂和加缓蚀剂海 水中的腐蚀电流密度‚μＡ·ｃｍ －2． 表 3 2024铝合金在不同氯化镧浓度海水中的极化曲线的电化学参 数及缓蚀率 Ｔａｂｌｅ3 Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｉｎｈｉｂｉｔｏｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ2024 ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｉｎｓｅａｗａｔｅｒｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＬａＣｌ3 ＬａＣｌ3质量浓度／ （ｇ·Ｌ－1） Ｅｃｏｒｒ ／ｍＶ Ｉｃｏｒｒ／ （μＡ·ｃｍ－2） 缓蚀 率／％ 0 －1061 2∙010 － 1∙0 －917 0∙510 74∙63 2∙0 －901 0∙215 89∙30 3∙0 －890 0∙153 92∙24 4∙0 －855 0∙136 93∙23 从拟合结果 （表 3）可以看出：铝合金试样在海 水中的 Ｅｃｏｒｒ约为 －1061ｍＶ （ＳＣＥ）‚加入缓蚀剂后‚ 随着 ＬａＣｌ3浓度的增加‚腐蚀电位正移‚腐蚀电流密 度明显减小；同时‚当海水中 ＬａＣｌ3浓度≥2∙0ｇ·Ｌ －1 以后‚腐蚀电流密度的变化已经很小‚缓蚀率也仅有 小幅度提高．缓蚀率的这种变化趋势与浸泡失重法 所测得的结果一致． 2∙3 交流阻抗 将铝合金试样在含有不同浓度 ＬａＣｌ3 的海水中 进行电化学阻抗测试‚其测试结果如图 3所示．从 图 3（ａ）可以看出‚ＬａＣｌ3并没有明显地改变 2024铝 合金在海水中的 Ｎｙｑｕｉｓｔ曲线形状‚但容抗弧的直径 随 ＬａＣｌ3浓度的增大而明显增大‚且当 ＬａＣｌ3质量浓 度≥2ｇ·Ｌ －1以后‚容抗弧直径增大得已不明显．这 些结果表明‚ＬａＣｌ3 使反应阻力增加‚且有着一定的 浓度范围． 从图 3（ｂ）Ｂｏｄｅ图可以看出‚各曲线都表现出 两个时间常数‚对应着两个容抗弧．其中‚高频端主 要反映了铝合金表面生成钝化膜的特征‚而低频端 则主要反映了金属／钝化膜界面的电极反应过程． 从 Ｎｙｑｕｉｓｔ图中曲线可以看出‚高频端的容抗弧差别 较小‚这可能与成膜时间短、膜的差别较小有关 ［8］； 而在低频端则出现了明显差别‚表明电极反应随着 ＬａＣｌ3的加入而逐渐变得困难．采用图 4的等效电 路进行数值拟合．其中‚Ｒｓ为溶液电阻‚Ｃｆ为腐蚀 产物膜电容‚Ｒｆ为腐蚀产物膜电阻‚Ｃｄｌ为双电层电 容‚Ｒｃｔ为电荷转移电阻． 图 5给出了 Ｒｆ和 Ｒｃｔ随海水中 ＬａＣｌ3 浓度的变 化而变化的情况．从图中可以看出‚随着缓蚀剂浓 度的增加‚Ｒｆ逐渐增大‚表明生成的腐蚀产物膜随 ·52·