于阳等：微区电化学技术在薄液膜大气腐蚀中的应用 ·653· 3微区电化学测试中的关键参数 匀，所以碳钢在薄液膜下腐蚀更严重，图中X、Y表 示液膜分布尺寸，E。表示相对于饱和甘汞电极的 尽管以上微区电化学技术从设备到测量结果与 腐蚀电位. 宏观电化学测试不尽相同，但是与腐蚀过程密切相 由于扫描Kelvin探针测得的伏打电位与开路 关的测试参数具有一定的共通性，下面对局部电化 电位成线性关系，因此伏打电位分布图也可反映金 学测量中所获得的关键参数与腐蚀过程热力学及动 属表面腐蚀电位相对高低情况，由此可判断表面相 力学的关系做一归纳总结. 对阴极、阳极区的分布以及局部腐蚀微电池的形成. 3.1腐蚀（伏打）电位和腐蚀电流的分布关系 如图6(a),Q235钢在NaCl液滴下的电位分布呈现 腐蚀电位是直接与腐蚀过程相关的物理量，腐 盆地状，中间电位低为阳极区，边缘电位高为阴极 蚀电位越正，说明腐蚀过程越难发生.Zhong2匈利 区，液滴金属间形成腐蚀微电池.由图6(b)可看 用丝束电极对碳钢表面的局部腐蚀电位分布进行了 出，边缘阴极区电位为-400mV(相对于饱和甘汞 测量.从图5可以看到碳钢液膜外部的电位高于液 电极)，中心阳极区电位为-800mV(相对于饱和甘 膜内部，形成了以液膜内部为阳极液膜外部为阴 汞电极)，液滴中心和液滴边缘最大电位差可达400 极的腐蚀电池，而在本体溶液中腐蚀电位分布均 mV0,这个结果与丝束电极的结论相吻合. -0.56f间 0.60r 5-0.60 -0.65 0690 0.090 10 X/mm 10 10 10 Y/mm X/mr Y/mm 0.64c 0.40r(d -0.661 -0.68 -0.60 20 20 20 10 0 Ymm X/mm 10 Y/mm 图5碳钢丝束电极在氯化钠薄液膜下随浸膜时间腐蚀电位分布以及与本体溶液的对比网.(a)浸膜I0mi:(b)浸膜30min:(c)浸膜 2h:(d)本体溶液 Fig.5 Distribution of the corrosion potentials of steel (WBE)in a thin salt solution film with different immersion time compared with a bulk solu- tion (a)10 min:(b)30 min:(e)2h:(d)bulk solution (a) 电位N 0.4 -1.600 液滴区 ◆ -1.100 0.2 -0.950 -0.2 -0.600 -0.350 -0.225 -0.4 -0.4 -0.6 0.050 0.400 -0.6 -08 -1.0 3000 -0.8 2600 2000 ◆ -1.0 2000 050010001500200025003000 X/u 30000 Y/um 图6Q235钢在NaC1液滴下伏打电位分布图(a)及液滴中心剖面电位变化图(b)B刚 Fig.6 Volta potential distribution around an NaCl droplet (a)and Volta potential distribution of the NaCl droplet center profile (b)of Q235 steel B 另外，利用丝束电极还可以对金属表面的电流 钢表面的电流密度进行了测量，发现当液膜相对厚 变化情况进行监测.Liu等Bo对不同厚度液膜下碳 时，电流分布相对均匀，电流值相对低，如图7(a)和于 阳等: 微区电化学技术在薄液膜大气腐蚀中的应用 3 微区电化学测试中的关键参数 尽管以上微区电化学技术从设备到测量结果与 宏观电化学测试不尽相同，但是与腐蚀过程密切相 关的测试参数具有一定的共通性，下面对局部电化 学测量中所获得的关键参数与腐蚀过程热力学及动 力学的关系做一归纳总结． 3. 1 腐蚀( 伏打) 电位和腐蚀电流的分布关系 腐蚀电位是直接与腐蚀过程相关的物理量，腐 蚀电位越正，说明腐蚀过程越难发生． Zhong［29］利 用丝束电极对碳钢表面的局部腐蚀电位分布进行了 测量． 从图 5 可以看到碳钢液膜外部的电位高于液 膜内部，形成了以液膜内部为阳极液膜外部为阴 极的腐蚀电池，而在本体溶液中腐蚀电位分布均 匀，所以碳钢在薄液膜下腐蚀更严重，图中 X、Y 表 示液膜分布尺寸，Ec表示相对于饱和甘汞电极的 腐蚀电位． 由于扫描 Kelvin 探针测得的伏打电位与开路 电位成线性关系，因此伏打电位分布图也可反映金 属表面腐蚀电位相对高低情况，由此可判断表面相 对阴极、阳极区的分布以及局部腐蚀微电池的形成． 如图 6( a) ，Q235 钢在 NaCl 液滴下的电位分布呈现 盆地状，中间电位低为阳极区，边缘电位高为阴极 区，液滴金属间形成腐蚀微电池． 由图 6 ( b) 可看 出，边缘阴极区电位为 － 400 mV ( 相对于饱和甘汞 电极) ，中心阳极区电位为 － 800 mV ( 相对于饱和甘 汞电极) ，液滴中心和液滴边缘最大电位差可达 400 mV［31］，这个结果与丝束电极的结论相吻合． 图 5 碳钢丝束电极在氯化钠薄液膜下随浸膜时间腐蚀电位分布以及与本体溶液的对比［29］． ( a) 浸膜 10 min; ( b) 浸膜 30 min; ( c) 浸膜 2 h; ( d) 本体溶液 Fig． 5 Distribution of the corrosion potentials of steel ( WBE) in a thin salt solution film with different immersion time compared with a bulk solu￾tion［29］: ( a) 10 min; ( b) 30 min; ( c) 2 h; ( d) bulk solution 图 6 Q235 钢在 NaCl 液滴下伏打电位分布图( a) 及液滴中心剖面电位变化图( b) ［31］ Fig． 6 Volta potential distribution around an NaCl droplet ( a) and Volta potential distribution of the NaCl droplet center profile ( b) of Q235 steel［31］ 另外，利用丝束电极还可以对金属表面的电流 变化情况进行监测． Liu 等［30］对不同厚度液膜下碳 钢表面的电流密度进行了测量，发现当液膜相对厚 时，电流分布相对均匀，电流值相对低，如图 7( a) 和 · 356 ·