利用腐蝕失重、SEM、XRD、紅外光譜、電化學(xué)方法對碳鋼在紅沿河海洋工業(yè)大氣環(huán)境中的初期腐蝕行為進行研究。結(jié)果表明,碳鋼在該環(huán)境中的初期腐蝕動力學(xué)符合線性規(guī)律,腐蝕速率呈現(xiàn)波動變化。腐蝕產(chǎn)物的成分在早期階段主要為γ-FeOOH和α-FeOOH,隨后出現(xiàn)了一定含量的Fe₃O₄,γ-FeOOH的含量隨著時間呈現(xiàn)減小趨勢,而α-FeOOH的變化相反。碳鋼腐蝕10 d后的表面主要為點蝕和不規(guī)則局部腐蝕形貌,點蝕區(qū)的形貌因具體微環(huán)境的差異而不同。腐蝕60 d后的材料表面基本覆蓋了腐蝕產(chǎn)物,但是銹層厚度不均勻,而且表面有很多巢結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)不僅容易聚集污染物而且有利于傳質(zhì)過程的進行,減弱了銹層的保護作用。結(jié)合電化學(xué)測試結(jié)果,進一步討論了腐蝕產(chǎn)物層的保護作用。 

【文章來源】：金屬學(xué)報. 2020,56(10)北大核心EISCICSCD

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【部分圖文】：

碳鋼腐蝕10 d后的表面微觀形貌及EDS分析

碳鋼在海洋工業(yè)大氣環(huán)境中曝曬不同時間后的截面形貌如圖7所示。可以觀察到，早期階段由于腐蝕發(fā)生的隨機性，銹層是非連續(xù)的，腐蝕產(chǎn)物較厚的位置對應(yīng)著早期發(fā)生的局部腐蝕區(qū)域，腐蝕產(chǎn)物較薄的位置對應(yīng)著后續(xù)新發(fā)生的腐蝕區(qū)域(圖7a～c)。碳鋼在腐蝕60 d后基本沒有暴露的基體，但是此時銹層的均勻性較差(圖7d)。腐蝕120 d時的銹層的均勻性有所改善，因為先腐蝕區(qū)隨著產(chǎn)物的堆積，氧的擴散變得越來越困難，而后腐蝕區(qū)的物質(zhì)傳輸?shù)淖璧K較小，反應(yīng)較快，逐漸減小了各部分間的厚度差異(圖7e)。銹層厚度雖然在不斷地增大，但是其中出現(xiàn)了明顯的裂紋�？拷牧匣w會有一定厚度的結(jié)合比較緊密的銹層，裂紋往往出現(xiàn)在該類銹層和遠離基體的銹層之間，這些位置處也是基體材料表面起伏的地方。這說明先后發(fā)生腐蝕的區(qū)域的銹層在相互結(jié)合時存在較大困難，無法組成連續(xù)性較好的統(tǒng)一銹層。這也是碳鋼在該環(huán)境中的初期階段中腐蝕較快的一個原因。圖7 碳鋼腐蝕不同時間后的截面形貌

圖6 碳鋼腐蝕60 d后的表面微觀形貌及EDS分析本課題組[22]進行的碳鋼在室內(nèi)模擬海洋工業(yè)大氣環(huán)境中的初期腐蝕研究中發(fā)現(xiàn)，該階段內(nèi)銹層的保護性弱，沒有在銹層上觀察到明顯的巢結(jié)構(gòu)。碳鋼在自然環(huán)境中經(jīng)歷的干濕交替的時間周期長，各階段中的反應(yīng)可以充分進行，因此產(chǎn)物的形貌結(jié)構(gòu)類別很清晰。銹層表面存在很多有利于反應(yīng)物質(zhì)傳輸?shù)某步Y(jié)構(gòu)，裂紋多存在于銹層厚度方向的中間部位。碳鋼在室內(nèi)模擬環(huán)境中的干濕交替過程受實驗設(shè)計或?qū)嶒灄l件所限而時間有限，腐蝕反應(yīng)進行不充分，銹層表面形貌單一，銹層與基體之間有較多裂紋。這2種情況可能使碳鋼在室內(nèi)模擬環(huán)境中呈現(xiàn)與在自然環(huán)境中相似的腐蝕特性現(xiàn)象，即該模擬環(huán)境被認為能夠有效地對材料在實際環(huán)境中的腐蝕行為進行評價，但是其中的原因有較大差別。因此，結(jié)果現(xiàn)象的一致性還不能充分說明方法的有效性，真實環(huán)境的對照實驗仍然很有開展的必要。

【參考文獻】：
期刊論文
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