第5期 徐龙娇等：Ct作用下碳钢和耐候钢大气初期腐蚀的Kvn探针研究 585 500r 500r (a) b 柱状图 -。-0m 400 一拟合线 400 一·-15m -4-60m --120m 300 300 200 200 100 100 9 0 -0.8 -0.7 0.6 -0.8 -0.6 -0.4 02 EN EN 图3Q235碳钢在盐雾实验不同时间后表面水P电位分布曲线.()初始状态电位分布直方图及拟合曲线：()盐雾实验不同时间后电 位分布的拟合曲线 Fig 3 Ppotential distribut ion curves ofQ235 cabon stee la fter diffe ent salt spmay tme a hispgram and fittng lneof nitial sitation b)fit ting lines ofP poential after different salt spmy testing tme 由图3和表3拟合结果可以看到，随着盐雾时 表面电位偏高，尤其是有锈层覆盖的区域.耐候钢 间的延长，Q235碳钢表面电位逐渐升高，由 的这些优异性能都得益于合金元素的添加，如表2 -786m升高到-299mV升高了487mV这是由 中，Q450NQR耐候钢锈层中富集的C元素就是对 于碳钢被腐蚀后，表面氧化层不断扩展造成的.碳 耐蚀性能影响最有效的合金元素之一.研究表 钢未被腐蚀时，σ2值很小，表面电位分布集中程度 明2-，C呵以延缓F的阳极溶解或降低锈层的 较高，多数集中在一786附近，说明此时的碳钢表 电子导电性，使电子流向阴极区的速率降低：C能 面电位分布状态比较均匀，当腐蚀进行15m后， 形成少量不溶的羟基硫酸铜，这种化合物可以在锈 。?值迅速增大，碳钢表面电位分布迅速发生了变 层的孔隙内析出，提高腐蚀产物膜的阻挡作用：当 化，出现了杂乱的阴阳极区域此后，随着腐蚀的进 C与P共同作用时，可形成各种复合盐，成为 行，锈层不断扩展，σ2值又会变小，碳钢表面电位起 FOO结晶的核心，使内锈层的晶粒细小，致密.Cr 伏稍微缓和，但相比初始状态还是要杂乱的多.这 元素对耐候钢的耐腐蚀性能也有重要影响，能加速 些都与图2中表面状态的观察结果相一致. 尖晶石化合物的生成同时能部分取代F9而形成铬 综上所述，Q235碳钢在盐雾环境中极易发生腐 铁羟基氧化物，使α-FOOH锈层具有阳离子选择 蚀，这是因为当碳钢暴露在潮湿的盐雾环境中，表面 性，阻止了CT向基体表面渗透而使锈层具有保护 会迅速形成一层NC电解液的薄膜，CT会破坏金 作用. 属表面有保护作用的氧化膜，同时碳钢中存在着大 图5为Q450NQR耐候钢在盐雾实验不同时间 量硫化物夹杂，夹杂物导电性能好，析氢过电位低， 后表面SKP电位分布数据的高斯拟合曲线，表4为 是阴极性物质，增加了碳钢的微电池对，因此局部腐 图5(b中四条曲线的高斯分布参数拟合结果.可 蚀首先在夹杂物周围发生， 以看到，随着盐雾时间的延长，Q450NQR耐候钢表 2.3Q450NQR1耐候钢的盐雾腐蚀形貌和SKP 面电位也逐渐升高，反映电位集中程度的σ2值也是 测试 在盐雾15mn后突然增大，而后又降低，说明 图4为Q450NQR耐候钢在盐雾实验不同时间 Q450NQR耐候钢与Q235碳钢的腐蚀机理基本相 后表面形貌和SKP电位分布图.可以发现，在盐雾 同.对比表3和表4可以看到在整个腐蚀过程中 腐蚀初期Q450NQR耐候钢的腐蚀规律和Q235碳 Q450NQR耐候钢的表面电位集中值都高于Q235 钢明显不同.首先，对比图2和图4的表面形貌图 碳钢，与SKP电位分布图中的观察结果相一致.另 可以看到，整体上Q450NQR耐候钢的腐蚀比Q235 外，腐蚀过程中，Q450QR1耐候钢的电位由 碳钢均匀，锈斑较小且分散；另外，对比图2和图4 -762m升高到-211mV升高了551mV高于 的SP电位分布图可以看到，在盐雾腐蚀的整个过 Q235碳钢升高的487mV进一步说明Q450NQR 程中，Q450NQR耐候钢的表面电位要比Q235碳钢 耐候钢形成的锈层更加致密，第 5期 徐龙娇等:Cl-作用下碳钢和耐候钢大气初期腐蚀的 Kelvin探针研究 图 3 Q235碳钢在盐雾实验不同时间后表面 SKP电位分布曲线.(a)初始状态电位分布直方图及拟合曲线;(b)盐雾实验不同时间后电 位分布的拟合曲线 Fig.3 SKPpotentialdistributioncurvesofQ235carbonsteelafterdifferentsaltspraytime:(a)histogramandfittinglineofinitialsituation;(b)fit￾tinglinesofSKPpotentialafterdifferentsaltspraytestingtime 由图 3和表 3 拟合结果可以看到, 随着盐雾时 间的 延 长 , Q235 碳 钢 表 面 电 位 逐 渐 升 高 , 由 -786 mV升高到 -299 mV, 升高了 487 mV, 这是由 于碳钢被腐蚀后, 表面氧化层不断扩展造成的.碳 钢未被腐蚀时 , σ 2 值很小 , 表面电位分布集中程度 较高, 多数集中在 -786 mV附近 ,说明此时的碳钢表 面电位分布状态比较均匀 , 当腐蚀进行 15 min后 , σ 2 值迅速增大 , 碳钢表面电位分布迅速发生了变 化 ,出现了杂乱的阴阳极区域, 此后, 随着腐蚀的进 行 ,锈层不断扩展 , σ 2 值又会变小 ,碳钢表面电位起 伏稍微缓和 ,但相比初始状态还是要杂乱的多.这 些都与图 2中表面状态的观察结果相一致 . 综上所述, Q235碳钢在盐雾环境中极易发生腐 蚀 ,这是因为当碳钢暴露在潮湿的盐雾环境中 ,表面 会迅速形成一层 NaCl电解液的薄膜, Cl -会破坏金 属表面有保护作用的氧化膜 ,同时碳钢中存在着大 量硫化物夹杂, 夹杂物导电性能好, 析氢过电位低 , 是阴极性物质,增加了碳钢的微电池对,因此局部腐 蚀首先在夹杂物周围发生 . 2.3 Q450NQR1 耐候钢的盐雾腐蚀形貌和 SKP 测试 图 4为 Q450NQR1耐候钢在盐雾实验不同时间 后表面形貌和 SKP电位分布图 .可以发现 , 在盐雾 腐蚀初期 Q450NQR1耐候钢的腐蚀规律和 Q235碳 钢明显不同 .首先 , 对比图 2 和图 4 的表面形貌图 可以看到,整体上 Q450NQR1耐候钢的腐蚀比 Q235 碳钢均匀, 锈斑较小且分散 ;另外 , 对比图 2和图 4 的 SKP电位分布图可以看到 ,在盐雾腐蚀的整个过 程中, Q450NQR1耐候钢的表面电位要比 Q235碳钢 表面电位偏高 , 尤其是有锈层覆盖的区域 .耐候钢 的这些优异性能都得益于合金元素的添加 ,如表 2 中, Q450NQR1耐候钢锈层中富集的 Cu元素就是对 耐蚀性能影响最有效的合金元素之一.研究表 明 [ 12--14] , Cu可以延缓 Fe的阳极溶解或降低锈层的 电子导电性, 使电子流向阴极区的速率降低;Cu能 形成少量不溶的羟基硫酸铜, 这种化合物可以在锈 层的孔隙内析出 , 提高腐蚀产物膜的阻挡作用 ;当 Cu与 P共同作 用时, 可形成各 种复合盐 , 成为 FeOOH结晶的核心, 使内锈层的晶粒细小 ,致密.Cr 元素对耐候钢的耐腐蚀性能也有重要影响, 能加速 尖晶石化合物的生成,同时能部分取代 Fe而形成铬 铁羟基氧化物, 使 α--FeOOH锈层具有阳离子选择 性, 阻止了 Cl -向基体表面渗透而使锈层具有保护 作用 [ 15] . 图 5为 Q450NQR1耐候钢在盐雾实验不同时间 后表面 SKP电位分布数据的高斯拟合曲线 ,表 4为 图 5(b)中四条曲线的高斯分布参数拟合结果 .可 以看到,随着盐雾时间的延长, Q450NQR1耐候钢表 面电位也逐渐升高 ,反映电位集中程度的 σ 2 值也是 在盐雾 15 min后 突然增大 , 而 后又降 低, 说明 Q450NQR1耐候钢与 Q235碳钢的腐蚀机理基本相 同.对比表 3 和表 4, 可以看到在整个腐蚀过程中 Q450NQR1耐候钢的表面电位集中值都高于 Q235 碳钢 ,与 SKP电位分布图中的观察结果相一致 .另 外, 腐 蚀 过 程中 , Q450NQR1 耐 候 钢 的 电 位 由 -762mV升高到 -211 mV, 升高了 551 mV, 高于 Q235碳钢升高的 487 mV, 进一步说明 Q450NQR1 耐候钢形成的锈层更加致密 . · 585·