北京科技大学肖葵研究员团队：模拟酸雨大气环境镀锌钢的室内加速腐蚀行为和机理
2023-07-28 14:09:12
作者：表面技术 来源：表面技术
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锌在许多室外使用环境中都具有很高的耐蚀性，热镀锌及其合金凭借较高的防腐性能对钢铁材料起着减蚀延寿、节能节材的作用。本文通过室内加速腐蚀试验方法，研究了热浸镀锌钢在模拟酸雨环境下的腐蚀动力学，分析了其腐蚀产物的形成过程及发展变化规律，测试了腐蚀产物层的电化学性质等，从而进一步阐明了镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀机制。
关键词：热浸镀锌钢；酸雨大气；室内加速试验；腐蚀机制
GI板在模拟酸雨大气环境加速腐蚀试验24、56、120 d后的XPS光谱图
模拟酸雨大气不同试验周期GI板除锈后的3D共聚焦形貌
不同试验周期后的GI板在酸性（1±0.1）g/L NaHSO3溶液中的电化学阻抗谱
1）GI在酸雨大气环境中的腐蚀产物主要有ZnO、Zn4SO4(OH)6、ZnSO4·xH2O和Na2ZnSO4·4H2O。ZnSO4·xH2O和Na2ZnSO4·4H2O为可溶性产物，对镀层没有保护作用，ZnO很容易剥落成粉末，不能形成保护膜，Zn4SO4(OH)6对镀层有很好的保护作用，但在腐蚀后期会产生分解。由截面分析结果可知，镀层在酸雨环境中腐蚀产物膜较薄，很容易被破坏。2）酸雨大气环境苛刻，热浸镀锌板产生了严重腐蚀。腐蚀产物首先呈岛状，在56、104 d时，试样表面产生白锈并不断增多，此时腐蚀产物呈片状，在120 d时试样表面红锈面积增大，根据除锈后的表面形貌可知，该环境下热浸镀锌板产生了密集的点蚀坑，点蚀坑的形状深而窄，此时镀层失效。从截面形貌可以看出，腐蚀产物分为两层，外层的主要成分为Na2ZnSO4·4H2O。3）GI板在酸性气溶胶中的腐蚀可以用溶解–沉淀机制来描述：Zn2+从阳极区域释放出来，在阴极区域形成氢离子，Zn2+和电解质中已经存在的其他离子组合沉淀形成不同的腐蚀产物。腐蚀产物可以改变表面的离子和电荷传输，从而限制腐蚀速率。试验开始24 d后，由于氧化层的耐蚀性无法抵抗酸雨环境，腐蚀速率很大，随着时间的推移，腐蚀产物逐渐增多，又使得腐蚀速率降低。但由于酸性气溶胶的作用，一方面氧化层在表面缺陷处溶解产生局部酸化，另一方面会促进相对稳定的腐蚀产物Zn4SO4(OH)6产生溶解，使得腐蚀速率再次加快。
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