·456 北京科技大学学报 第36卷 解.采用塔菲尔外推法对极化曲线进行拟合可得纯 2.4交流阻抗实验结果 铜和电镀铜包钢的腐蚀电位和腐蚀电流，其数值列 图5为大港实土埋样1、10和30d后所测纯铜 于表2.从表2可知，电镀铜包钢的腐蚀电位值更 和电镀铜包钢的交流阻抗谱.由图可知，在实土埋 负，表明其腐蚀的倾向大.比较腐蚀电流值可知，两 样的30d内，纯铜的交流阻抗谱均由高频的容抗弧 者的腐蚀电流值很接近，纯铜的腐蚀电流值略小，表 和低频的半无限扩散层Warburg阻抗构成，高频容 明纯铜和电镀铜包钢的腐蚀速率近乎相等，纯铜的 抗弧的半径大小随埋样时间的增加变化不大，低频 腐蚀速率略小 区的Warburg阻抗在实验的30d周期内一直存在. 0.4 观察可知，电镀铜包钢的交流阻抗谱显示只有一个 一纯铜 02 ·一电镀铜包钢 容抗弧的存在，且随埋样时间的增加，容抗弧的半径 04 减小.对纯铜和电镀铜包钢的阻抗谱进行拟合，采 02 用的等效电路见图6，纯铜为R,(Q,(RW)),电镀 -0.4 铜包铜为R,(Q,R),其中R为介质电阻，Q1为电极 -0.6 表面非理想态双电层电容，W,为半无限扩散层War- -0.8 103 burg阻抗，R为电荷转移电阻，其R,值越大，其基体 4 -3-2-1 lgi(mA·cm】 发生电极反应的阻力就越大®，其拟合值见表3. 图4大港实土埋样30d后所测纯铜和电镀铜包钢的极化曲线 从表3可知，在30d的实验周期内，纯铜的电荷转移 Fig.4 Polarization curves of pure copper and electroplating copper- 电阻R,值变化较小，而电镀铜包钢的R,值随埋样时 clad steel buried in Dagang soil for 30 d 间的增加而减小.这表明在大港实土埋样30d内， 表2纯铜和电镀铜包钢的腐蚀电位(E,)和腐蚀电流(I) 纯铜的耐土壤腐蚀性能较为稳定，电镀铜包钢的耐 Table 2 Corrosion potential E and corrosion current values of 土壤腐蚀性能随时间增加有所下降，且埋样30d pure copper and electroplating copper-elad steel 时，两者的R,值近乎相等，纯铜的R值略大，说明在 材料 Econ /mV Iem/(μAcm2) 腐蚀的初期阶段(30d时)，纯铜的耐土壤腐蚀性能 纯铜 -253.029 9.332 相比电镀铜包钢的略好.这一规律与实土埋样实验 电镀铜包钢 -413.296 12.882 和极化曲线测试结果一致. 800间 。-1d 1400 -1d 700 -10d 1200 -10d 4-30d 00 ◆-30d s0 1000 800 400 300 200 100 200 0 200 0300600900120015001800 01000200030004000500060007000 ReZI2·cm ReZl2·cm） 图5大港实土埋样1、10和30d后所测纯铜和电镀铜包钢的电化学交流阻抗谱.(a)纯铜：(b)电镀铜包钢 Fig.5 Electrochemical impedance spectra (EIS)of pure copper and electroplating copper-clad steel buried in Dagang soil for 1,10,and 30 d:(a) pure copper:(b)electroplating copper-lad stee 表3纯铜和电镀铜包钢的电荷转移电阻R Table 3 Charge transfer resistance R,of pure copper and electroplating copper-clad steel R,/(n.cm2) a 材料 Id 10d 30d 图6纯铜(a)和电镀铜包钢(b)的等效电路 纯铜 1118.2 1106.5 1390.5 Fig.6 Corresponding equivalent circuits of pure copper (a)and electroplating copper-clad steel (b) 电镀铜包钢 5080.2 3185.5 1379.7北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 解． 采用塔菲尔外推法对极化曲线进行拟合可得纯 铜和电镀铜包钢的腐蚀电位和腐蚀电流，其数值列 于表 2． 从表 2 可知，电镀铜包钢的腐蚀电位值更 负，表明其腐蚀的倾向大． 比较腐蚀电流值可知，两 者的腐蚀电流值很接近，纯铜的腐蚀电流值略小，表 明纯铜和电镀铜包钢的腐蚀速率近乎相等，纯铜的 腐蚀速率略小． 图 4 大港实土埋样 30 d 后所测纯铜和电镀铜包钢的极化曲线 Fig． 4 Polarization curves of pure copper and electroplating copper￾clad steel buried in Dagang soil for 30 d 表 2 纯铜和电镀铜包钢的腐蚀电位( Ecorr ) 和腐蚀电流( Icorr ) Table 2 Corrosion potential Ecorr and corrosion current Icorr values of pure copper and electroplating copper-clad steel 材料 Ecorr /mV Icorr /( μA·cm － 2 ) 纯铜 － 253. 029 9. 332 电镀铜包钢 － 413. 296 12. 882 2. 4 交流阻抗实验结果 图 5 为大港实土埋样 1、10 和 30 d 后所测纯铜 和电镀铜包钢的交流阻抗谱． 由图可知，在实土埋 样的 30 d 内，纯铜的交流阻抗谱均由高频的容抗弧 和低频的半无限扩散层 Warburg 阻抗构成，高频容 抗弧的半径大小随埋样时间的增加变化不大，低频 区的 Warburg 阻抗在实验的 30 d 周期内一直存在． 观察可知，电镀铜包钢的交流阻抗谱显示只有一个 容抗弧的存在，且随埋样时间的增加，容抗弧的半径 减小． 对纯铜和电镀铜包钢的阻抗谱进行拟合，采 用的等效电路见图 6，纯铜为 Ｒs ( Q1 ( ＲtW1 ) ) ，电镀 铜包铜为 Ｒs ( Q1Ｒt ) ，其中 Ｒs为介质电阻，Q1为电极 表面非理想态双电层电容，W1为半无限扩散层 War￾burg 阻抗，Ｒt为电荷转移电阻，其 Ｒt值越大，其基体 发生电极反应的阻力就越大［9--11］，其拟合值见表 3． 从表3 可知，在30 d 的实验周期内，纯铜的电荷转移 电阻 Ｒt值变化较小，而电镀铜包钢的 Ｒt值随埋样时 间的增加而减小． 这表明在大港实土埋样 30 d 内， 纯铜的耐土壤腐蚀性能较为稳定，电镀铜包钢的耐 土壤腐蚀性能随时间增加有所下降，且埋样 30 d 时，两者的 Ｒt值近乎相等，纯铜的 Ｒt值略大，说明在 腐蚀的初期阶段( 30 d 时) ，纯铜的耐土壤腐蚀性能 相比电镀铜包钢的略好． 这一规律与实土埋样实验 和极化曲线测试结果一致． 图 5 大港实土埋样 1、10 和 30 d 后所测纯铜和电镀铜包钢的电化学交流阻抗谱． ( a) 纯铜; ( b) 电镀铜包钢 Fig． 5 Electrochemical impedance spectra ( EIS) of pure copper and electroplating copper-clad steel buried in Dagang soil for 1，10，and 30 d: ( a) pure copper; ( b) electroplating copper-clad steel 图 6 纯铜( a) 和电镀铜包钢( b) 的等效电路 Fig． 6 Corresponding equivalent circuits of pure copper ( a) and electroplating copper-clad steel ( b) 表 3 纯铜和电镀铜包钢的电荷转移电阻 Ｒt Table 3 Charge transfer resistance Ｒt of pure copper and electroplating copper-clad steel 材料 Ｒt /( Ω·cm2 ) 1 d 10 d 30 d 纯铜 1118. 2 1106. 5 1390. 5 电镀铜包钢 5080. 2 3185. 5 1379. 7 ·456·