采用電化學(xué)技術(shù)（動(dòng)電位極化曲線、自腐蝕電位、EIS以及Mott-Schottky曲線）和表面分析方法（SEM、XPS）研究了羥基亞乙基二膦酸（HEDP）對(duì)空冷20SiMn低合金鋼在含Cl-的高堿性混凝土模擬孔隙液中的緩蝕作用及機(jī)理。結(jié)果表明,HEDP對(duì)20SiMn鋼在含1 mol/L NaCl飽和Ca（OH）2溶液中的緩蝕效果隨HEDP濃度的升高存在極值,最佳濃度為1.441×10-4mol/L。在此濃度下HEDP將20SiMn鋼的鈍性保持時(shí)間從6 h延長(zhǎng)至9 h,緩蝕效率達(dá)到46.45%～59.78%。在發(fā)生點(diǎn)蝕的情況下,HEDP對(duì)點(diǎn)蝕的發(fā)展亦有顯著的抑制作用,緩蝕效率超過93%。電化學(xué)和表面分析結(jié)果表明,HEDP優(yōu)先吸附在鈍化膜表面,通過競(jìng)爭(zhēng)吸附機(jī)制屏蔽了侵蝕性Cl-向鈍化膜表面的附著,從而對(duì)其產(chǎn)生保護(hù)作用。 

【文章來源】：金屬學(xué)報(bào). 2020,56(06)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)

【部分圖文】：

20SiMn鋼在1 mol/L NaCl飽和Ca(OH)2中添加不同濃度羥基亞乙基二磷酸(HEDP)時(shí)的動(dòng)電位極化曲線

圖3所示為電極在空白體系中浸泡不同時(shí)間后工作電極的EIS。空白體系中EIS的特征可分為2個(gè)階段：鈍化階段和點(diǎn)蝕階段。在鈍化階段，Nyquist圖由2個(gè)相互疊加的大容抗弧組成(圖3a)，高頻區(qū)容抗表示電解質(zhì)溶液與鈍化膜之間界面的電容性質(zhì)，而低頻區(qū)容抗則代表鈍化膜與金屬基體之間電化學(xué)反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移以及雙電層行為。Bode模值圖顯示低頻模值高達(dá)105Ω·cm2數(shù)量級(jí)(圖3b),Bode相位角圖則表明至少有2個(gè)時(shí)間常數(shù)(圖3c)，意味著樣品表面鈍化膜的形成。在點(diǎn)蝕階段，低頻模值急劇降低至104Ω·cm2以下(圖3b)。在浸泡時(shí)間為9 h時(shí)，Nyquist圖依然呈半圓狀，未出現(xiàn)感抗；隨著時(shí)間的延長(zhǎng)(24 h),Nyquist圖演化為由高頻容抗弧與低頻感抗弧組成的形狀特征，低頻相位角出現(xiàn)負(fù)值(圖3c)。在緩蝕劑體系，EIS形狀特征與空白體系相似，同樣分為鈍化階段和點(diǎn)蝕階段：鈍化階段Nyquist圖由2個(gè)相互疊加的大容抗弧組成(圖4a)，低頻模值高達(dá)105Ω·cm2(圖4b),Bode相位角圖表明至少有2個(gè)時(shí)間常數(shù)(圖4c)。點(diǎn)蝕階段(24 h)Nyquist圖仍然呈現(xiàn)半圓狀，但是模值急劇降低1個(gè)數(shù)量級(jí)，低頻相位角大于零，未出現(xiàn)感抗。不同于空白體系的是，緩蝕劑的加入一方面延長(zhǎng)了鈍化階段的持續(xù)時(shí)間，另一方面顯著增大了鈍化階段和點(diǎn)蝕階段的阻抗，具體表現(xiàn)為圓弧半徑更大、低頻模值更高。圖3 20SiMn鋼在1 mol/L NaCl飽和Ca(OH)2溶液中的EIS

圖2 20SiMn鋼在1 mol/L NaCl飽和Ca(OH)2中添加不同濃度HEDP時(shí)的EIS一般來說，除高頻相移外，Bode相位角圖中表現(xiàn)出來的峰個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)著時(shí)間常數(shù)的個(gè)數(shù)。因此根據(jù)圖3和4中的結(jié)果，分別選用如圖5a～c所示的等效電路對(duì)鈍化階段、點(diǎn)蝕階段無感抗以及點(diǎn)蝕階段出現(xiàn)感抗的EIS進(jìn)行擬合，并將結(jié)果列于表1中�？紤]到電極表面不均勻所導(dǎo)致的容抗行為對(duì)理想電容的偏離，用常相位角元件Q代替純電容C,n為表征電極表面不均勻程度的彌散系數(shù)。Rs為溶液電阻，Rf和Qf分別為膜層電阻和代表膜層電容的常相位角元件，Rct和Qct則分別是雙電層電荷轉(zhuǎn)移電阻和代表雙電層電容的常相位角元件，等效電阻(RL)與等效電感(L)分別代表點(diǎn)蝕發(fā)生部位的電阻元件和電感元件。數(shù)據(jù)擬合后的統(tǒng)計(jì)方差(χ2)均在10-4量級(jí)，說明擬合精度較高，所選電路合適。另外，為了更直觀地分析HEDP對(duì)20SiMn鋼耐蝕性的影響，將空白體系和緩蝕劑體系中樣品表面Rf和Rct隨著浸泡時(shí)間的變化曲線繪于圖6中。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]20SiMn鋼在恒定pH值的碳酸鹽溶液中的腐蝕行為[J]. 曹鳳婷,魏潔,董俊華,柯偉.  金屬學(xué)報(bào). 2014(06)
[2]酸性介質(zhì)中硫脲及衍生物在純鐵上的吸附作用[J]. 董俊華,宋光鈴,林海潮,曹楚南.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 1996(01)



本文編號(hào)：3008780