.572. 北京科技大学学报 第31卷 表3等效电路中各电化学元件的参数值 Table 3 Parameters of electrochemical elements in the equivalent circuit 试样号 R1/0 W1-R/Q WI-T/s C1/F 总阻抗，R/Q 1-1 145.50 215.40 7.11×10-5 2.53×10-9 360.90 1#-2 114.70 180.50 5.09X10-5 3.18×10-9 295.20 1-3 106.40 164.30 4.71×10-5 4.60×10-9 270.70 2*-1 110.50 181.45 4.09×10-5 5.08×10-9 291.95 2*-2 84.11 135.44 2.96×10-5 6.67×10-9 219.55 2#-3 65.64 89.10 1.58×10-5 7.50×10-9 154.74 Q235-1 82.56 77.46 2.46×10-5 6.77×10-9 220.02 Q235-2 45.66 50.23 1.60X10-5 7.10X10-9 95.89 Q235-3 29.52 31.56 9.10×10-6 8.01×10-9 61.08 样表面锈层Q235钢最粗糙，1生成的锈层最均匀 性的影响作用.，本实验从电化学的角度得出稀土提 致密，这一点从锈层的外观形貌上会得到证实，可 高CP耐候钢耐蚀性的定量结果，稀土通过使锈 见1#试样的具有保护性的内锈层最厚，结合图3 层致密稳定保护性强而提高了钢的耐蚀性，但这要 的等效电路分析，可以认为耐候钢的表面由两层性 在一定的稀土含量范围内 质有所差异的部分构成，表层有一层能够和测试溶 450 液发生电化学反应的物质；这一层向内存在一层较 400 -1“ 0-2 为致密的物质，该层的存在阻碍了反应向内部的进 3504 ▲-Q235 行，外锈层结构疏松多孔，并且由于生长速度过快， 300 9250 存在许多裂纹，物质在其中的传输速度远大于在内 200 锈层的传输速度.所以物质在内锈层的传输就成为 150 反应的控速步骤.有限厚度扩散即反映了这一传质 100 过程，其中极化阻抗参数W1T=L/D中的L就 表示了内锈层的相对厚度，如果假定物质在内锈层 40 60 80 100 120 浸泡时间h 中的扩散系数是相同的，即假定所有试样内锈层的 组成和密度是一样的，则可以通过比较W1T值的 图5带绣样的总阻抗随浸泡时间的变化关系 大小来比较各个试样的L值（即内锈层的厚度），从 Fig-5 Curve of the resistance of rusty samples to immersion time 表3看出，W1-T是按着Q235、2#和1的顺序增大 的；说明1稀土耐候钢的内锈层厚度最大，在腐蚀 3结论 过程中疏松多孔的外层逐渐转变为致密稳定的内锈 (1)在本实验干湿周浸加速腐蚀实验条件下， 层，锈层的保护能力增强，钢的耐蚀能力提高 测得的CPRE耐候钢失重腐蚀率和交流阻抗结 随着试样在溶液中浸泡时间的延长，总阻抗值 果表明，不同稀土含量的耐候钢的耐腐蚀能力不同 逐渐降低，Q235钢阻抗下降的趋势最大，如图5所 稀土通过使锈层致密稳定保护性强而提高了钢的耐 示，稀土耐候钢的总阻抗远远大于普碳钢的，总阻 蚀性，但要在一定的稀土含量范围内， 抗是锈层电阻R1与扩散引起的Warburg电阻W1~ (2)利用电化学等效电路模型(C(R(CPE R的和，阻抗值大，阻碍粒子传输的阻力大，因而使 (RW.CPE))可以表征干湿周浸加速腐蚀实验条 得反应难以进行，降低钢的腐蚀速度，此结果与前 件下稀土耐候钢锈层的结构和传质过程，锈层中存 面的失重腐蚀率结果相一致，上述结果充分反映了 在半无限扩散和有限厚度扩散两种过程，有限厚度 同样的实验条件下，稀土耐候钢具有保护性更强更 扩散极化阻抗反映了耐候钢内锈层的保护性能 稳定的锈层，同时可以看到，不同稀土含量的耐候 (3)应用交流阻抗实验方法，可以获得锈层电 钢锈层的保护能力是不同的，在实验条件和其他化 阻、扩散极化阻抗等表征锈层结构和性能的电化学 学成分一致、只改变稀土含量的情况下，得到了稀土 参数，从电化学角度得出稀土耐候钢锈层保护能力 耐候钢耐蚀能力的差异，说明稀土对于耐候钢耐蚀 的定量结果 (下转第601页)表3 等效电路中各电化学元件的参数值 Table3 Parameters of electrochemical elements in the equivalent circuit 试样号 R1／Ω W1-R／Ω W1-T／s C1／F 总阻抗‚R／Ω 1＃—1 145∙50 215∙40 7∙11×10—5 2∙53×10—9 360∙90 1＃—2 114∙70 180∙50 5∙09×10—5 3∙18×10—9 295∙20 1＃—3 106∙40 164∙30 4∙71×10—5 4∙60×10—9 270∙70 2＃—1 110∙50 181∙45 4∙09×10—5 5∙08×10—9 291∙95 2＃—2 84∙11 135∙44 2∙96×10—5 6∙67×10—9 219∙55 2＃—3 65∙64 89∙10 1∙58×10—5 7∙50×10—9 154∙74 Q235＃—1 82∙56 77∙46 2∙46×10—5 6∙77×10—9 220∙02 Q235＃—2 45∙66 50∙23 1∙60×10—5 7∙10×10—9 95∙89 Q235＃—3 29∙52 31∙56 9∙10×10—6 8∙01×10—9 61∙08 样表面锈层 Q235钢最粗糙‚1＃生成的锈层最均匀 致密．这一点从锈层的外观形貌上会得到证实．可 见1＃试样的具有保护性的内锈层最厚．结合图3 的等效电路分析‚可以认为耐候钢的表面由两层性 质有所差异的部分构成‚表层有一层能够和测试溶 液发生电化学反应的物质；这一层向内存在一层较 为致密的物质‚该层的存在阻碍了反应向内部的进 行．外锈层结构疏松多孔‚并且由于生长速度过快‚ 存在许多裂纹‚物质在其中的传输速度远大于在内 锈层的传输速度．所以物质在内锈层的传输就成为 反应的控速步骤．有限厚度扩散即反映了这一传质 过程‚其中极化阻抗参数 W1-T ＝ L 2／D 中的 L 就 表示了内锈层的相对厚度．如果假定物质在内锈层 中的扩散系数是相同的‚即假定所有试样内锈层的 组成和密度是一样的‚则可以通过比较 W1-T 值的 大小来比较各个试样的 L 值（即内锈层的厚度）．从 表3看出‚W1-T 是按着 Q235、2＃和1＃的顺序增大 的；说明1＃稀土耐候钢的内锈层厚度最大‚在腐蚀 过程中疏松多孔的外层逐渐转变为致密稳定的内锈 层‚锈层的保护能力增强‚钢的耐蚀能力提高． 随着试样在溶液中浸泡时间的延长‚总阻抗值 逐渐降低‚Q235钢阻抗下降的趋势最大‚如图5所 示．稀土耐候钢的总阻抗远远大于普碳钢的．总阻 抗是锈层电阻 R1 与扩散引起的 Warburg 电阻 W1- R 的和‚阻抗值大‚阻碍粒子传输的阻力大‚因而使 得反应难以进行‚降低钢的腐蚀速度．此结果与前 面的失重腐蚀率结果相一致．上述结果充分反映了 同样的实验条件下‚稀土耐候钢具有保护性更强更 稳定的锈层．同时可以看到‚不同稀土含量的耐候 钢锈层的保护能力是不同的．在实验条件和其他化 学成分一致、只改变稀土含量的情况下‚得到了稀土 耐候钢耐蚀能力的差异‚说明稀土对于耐候钢耐蚀 性的影响作用．本实验从电化学的角度得出稀土提 高 Cu—P 耐候钢耐蚀性的定量结果‚稀土通过使锈 层致密稳定保护性强而提高了钢的耐蚀性‚但这要 在一定的稀土含量范围内． 图5 带锈样的总阻抗随浸泡时间的变化关系 Fig．5 Curve of the resistance of rusty samples to immersion time 3 结论 （1） 在本实验干湿周浸加速腐蚀实验条件下‚ 测得的 Cu—P—RE 耐候钢失重腐蚀率和交流阻抗结 果表明‚不同稀土含量的耐候钢的耐腐蚀能力不同． 稀土通过使锈层致密稳定保护性强而提高了钢的耐 蚀性‚但要在一定的稀土含量范围内． （2） 利用电化学等效电路模型 （C （R （CPE （RWsCPE））））可以表征干湿周浸加速腐蚀实验条 件下稀土耐候钢锈层的结构和传质过程‚锈层中存 在半无限扩散和有限厚度扩散两种过程‚有限厚度 扩散极化阻抗反映了耐候钢内锈层的保护性能． （3） 应用交流阻抗实验方法‚可以获得锈层电 阻、扩散极化阻抗等表征锈层结构和性能的电化学 参数‚从电化学角度得出稀土耐候钢锈层保护能力 的定量结果． （下转第601页） ·572· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷