.748 北京科技大学学报 第35卷 当材料经过盐雾腐蚀后，其Nyquist曲线的高频端 2.3电化学阻抗谱等效电路拟合 为一个容抗弧8,11-12.在中性盐雾腐蚀1d之后表 根据AF1410钢基体与焊缝熔合区不同位置的 面点蚀聚集了大量腐蚀产物.电极表面形成较厚且 电化学阻抗谱特征给出了相应的电化学等效电路， 致密的腐蚀产物膜，且电阻很大，离子的迁移过程 并进行解析.电化学等效电路如图5所示.其中R 受到极大的抑制，所以在低频部分其阻抗谱也表现 为溶液电阻，Qa1为等相位角元件，Rt为电荷转移 为呈近似45°倾角的斜线.腐蚀产物膜使得本体溶 电阻，W为Warburg阻抗元件，Re为膜层电阻，Qc 液通过破损孔到达腐蚀产物下的金属界面变得很困 为腐蚀产物膜层漏电电容，R。-Q。为表征材料表面 难：另一方面腐蚀层下的基体金属由于腐蚀产物的 氧化膜的组元，R为材料表面反应电阻，Q为反 增长，反应进展缓慢.在腐蚀产物初期，AF1410钢 应界面双电子层漏电电容，R-Q为表征腐蚀反应 基体表面氧化膜完整，所以Nyquist图表现为容抗 的组元.表征常相位角组元Q有两个参数：一个是 弧行为.随着腐蚀实验的进行，材料发生了严重的 Y,其量纲为Scm-2s-n:n为量纲一的指数.由 腐蚀，低频扩散控制项出现，表明腐蚀产物在电极 于腐蚀表面比较粗糙，腐蚀产物疏散，具有弥散性， 表面富集，粒子扩散步骤成为速控步骤.Nyquist图 因此常采用常相位角元件进行数据拟合.由于中性 中低频容抗弧的大小对应电荷转移电阻的大小.从 盐雾腐蚀1d后材料表面产生严重的全面腐蚀，故 图3中可以看到随着腐蚀时间的延长阻抗值逐渐减 采用图5(b)所示等效电路拟合 小，在低频段的相位角随着腐蚀时间的延长逐渐降 图5中等效电路阻抗Z表达式分别如下式 低，同时向低频段移动.图4为焊缝熔合区中性盐 所示： y 雾腐蚀1、5和10d后的阻抗谱.从图中可以看出： Z=R。+- 1 (1) 焊缝熔合区中性盐雾腐蚀1d后的容抗弧较小，表 Qc+- 1 R。+ 明焊缝熔合区在腐蚀暴露开始时容易腐蚀：随着盐 Q:+R 雾腐蚀暴露时间的不断延长，5和10d时容抗弧变 大，这是由于腐蚀产物大量聚集材料表面，阻碍了 Z=Rs+ 1 (2) 反应的进行 Qar+R+W 500 80 (a) 70 (b) 400 60 50 1d 30 d 200 20 10 10 100 10d -10 -20上 0 100200300400500600700800 10-210-11091010P10310 10 Re Z/(n-cm2) 频率/Hz 700 (c) 600 -1d 500 400 12 300 200 3 100 4×105106×107×10 率/Hz 10-210-1100101102101010 频率/Hz 图3AF1410钢基材盐雾腐蚀后的阻抗谱图 Fig.3 Impedance spectroscopy diagram of the base metal for AF1410 steel after salt spray corrosion· 748 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 当材料经过盐雾腐蚀后，其 Nyquist 曲线的高频端 为一个容抗弧 [8,11−12] . 在中性盐雾腐蚀 1 d 之后表 面点蚀聚集了大量腐蚀产物. 电极表面形成较厚且 致密的腐蚀产物膜，且电阻很大，离子的迁移过程 受到极大的抑制，所以在低频部分其阻抗谱也表现 为呈近似 45◦ 倾角的斜线. 腐蚀产物膜使得本体溶 液通过破损孔到达腐蚀产物下的金属界面变得很困 难；另一方面腐蚀层下的基体金属由于腐蚀产物的 增长，反应进展缓慢. 在腐蚀产物初期，AF1410 钢 基体表面氧化膜完整，所以 Nyquist 图表现为容抗 弧行为. 随着腐蚀实验的进行，材料发生了严重的 腐蚀，低频扩散控制项出现，表明腐蚀产物在电极 表面富集，粒子扩散步骤成为速控步骤. Nyquist 图 中低频容抗弧的大小对应电荷转移电阻的大小. 从 图 3 中可以看到随着腐蚀时间的延长阻抗值逐渐减 小，在低频段的相位角随着腐蚀时间的延长逐渐降 低，同时向低频段移动. 图 4 为焊缝熔合区中性盐 雾腐蚀 1、5 和 10 d 后的阻抗谱. 从图中可以看出： 焊缝熔合区中性盐雾腐蚀 1 d 后的容抗弧较小，表 明焊缝熔合区在腐蚀暴露开始时容易腐蚀；随着盐 雾腐蚀暴露时间的不断延长，5 和 10 d 时容抗弧变 大，这是由于腐蚀产物大量聚集材料表面，阻碍了 反应的进行. 2.3 电化学阻抗谱等效电路拟合 根据 AF1410 钢基体与焊缝熔合区不同位置的 电化学阻抗谱特征给出了相应的电化学等效电路， 并进行解析. 电化学等效电路如图 5 所示. 其中 Rs 为溶液电阻，Qd1 为等相位角元件，Rt 为电荷转移 电阻，W 为 Warburg 阻抗元件，Rc 为膜层电阻，Qc 为腐蚀产物膜层漏电电容，Rc-Qc 为表征材料表面 氧化膜的组元，Rr 为材料表面反应电阻，Qr 为反 应界面双电子层漏电电容，Rr-Qr 为表征腐蚀反应 的组元. 表征常相位角组元 Q 有两个参数：一个是 Y ，其量纲为 S·cm−2 ·s −n；n 为量纲一的指数. 由 于腐蚀表面比较粗糙，腐蚀产物疏散，具有弥散性， 因此常采用常相位角元件进行数据拟合. 由于中性 盐雾腐蚀 1 d 后材料表面产生严重的全面腐蚀，故 采用图 5(b) 所示等效电路拟合. 图 5 中等效电路阻抗 Z 表达式分别如下式 所示： Z = Rs + 1 Qc + 1 Rc + 1 Qr + 1 Rr , (1) Z = Rs + 1 Qd1 + 1 Rt + W . (2) 图 3 AF1410 钢基材盐雾腐蚀后的阻抗谱图 Fig.3 Impedance spectroscopy diagram of the base metal for AF1410 steel after salt spray corrosion