局部电化学阻抗 (LEIS) 方法是研究局部腐蚀过程的最新方法之一,它可以向被测电极施加微扰电压,从而感生出交变电流,通过确定金属表面上局部溶液交流电流密度来测量局部阻抗。本文介绍了该技术的发展历史、测量原理,并重点讨论了该技术在腐蚀研究中的应用,最后概括了该技术的特点。

在含3.5%NaCl饱和 Ca(OH)₂溶液中,利用线性极化、动电位扫描和电化学阻抗技术,研究了一种咪唑啉衍生物,即1-(N N′-2-羟基乙撑醚-氨乙基)-2-硬植酸咪唑啉 (HASI) 与四乙烯五胺 (TEPA) 复配缓蚀剂对钢筋的缓蚀性能及二者间的缓蚀协同作用,通过分子动力学模拟对HASI,TEPA和不同比例复配物在Fe表面的吸附行为进行了探讨。结果表明：与空白溶液相比,添加缓蚀剂后钢筋腐蚀电流密度下降,耐Cl^-侵蚀性能增强。随复配物中HASI含量的增加,缓蚀效率升高,钢筋自腐蚀电位负移,且钢筋电极钝化区间增大,表明复配化合物对碱性Cl^-溶液中钢筋的腐蚀具有很好的抑制作用,HASI与TEPA间具有明显的缓蚀协同效应。动力学模拟结果表明,HASI与TEPA可同时在Fe表面发生吸附,并形成致密的吸附保护膜,有效阻碍溶液中侵蚀性物质与金属基体的接触,进而抑制钢筋的腐蚀。

运用失重法研究了304不锈钢在pH值为1的6%FeCl₃溶液中有/无超声和含不同浓度K₂Cr₂O₇缓蚀剂的腐蚀行为。采用电化学方法和扫描电镜分析了K₂Cr₂O₇浓度为2000 mg/L时静默和超声条件下不锈钢的电化学行为以及微观形貌。结果表明：超声可以减轻不锈钢的点蚀；静默条件下K₂Cr₂O₇用量不足时会促进不锈钢的腐蚀,而超声作用下不同浓度K₂Cr₂O₇具有很好的缓蚀性能。超声和K₂Cr₂O₇联合作用下不锈钢的点蚀电位和电荷传递电阻均大幅提高,超声与K₂Cr₂O₇的协同作用对不锈钢酸性腐蚀起到很好的保护作用。

采用析氢法、失重法、极化曲线和电化学阻抗法测试了L-半胱氨酸对4 mol/L NaOH溶液中AA5052铝合金的缓蚀性能。结果表明：L-半胱氨酸的最佳缓蚀浓度为30 mmol/L；L-半胱氨酸在AA5052铝合金表面的吸附作用符合修正Langmuir曲线；L-半胱氨酸缓蚀剂对AA5052铝合金的缓蚀机理为几何覆盖效应,抑制腐蚀反应的阴极过程,属于阴极型缓蚀剂。

采用动电位极化曲线法、电化学阻抗谱法和脱锌系数分析,研究了植酸浓度、自组装时间和Na₂MoO₄复配浓度对植酸自组装膜在HAl77-2黄铜表面缓蚀性能的影响。结果表明：HAl77-2黄铜的自腐蚀电流密度随着植酸浓度的增加呈现先下降后增加的趋势,耐蚀性先明显增强后下降；自组装时间的延长,使HAl77-2黄铜表面植酸自组装膜更加致密,超过一定时间 (16 h) 后,自组装膜反而老化脱落,表现为黄铜电极的自腐蚀电流密度增加和阻抗弧半径的下降；与Na₂MoO₄溶液复配后,植酸对HAl77-2黄铜的缓蚀效果明显升高,且脱锌系数分析结果表明,植酸与Na₂MoO₄复配,可以显著地减弱黄铜的脱锌现象。这为植酸自组装膜在黄铜腐蚀防护中的应用提供理论支撑。

以NaCl+HCl为腐蚀介质,利用自制的气溶胶模拟实验装置将腐蚀介质雾化并以湿沉降的方式沉积到Q345钢样品表面,模拟Q345钢在酸性海洋气溶胶环境下的腐蚀过程。采用腐蚀失重、X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM) 及电化学测试技术分别对腐蚀不同时间的Q345钢试样进行测试分析,研究锈层对Q345钢大气腐蚀的影响。结果表明,Q345钢表面形成的锈层不具有保护性；锈层表面腐蚀产物的成分主要为Fe₃O₄,γ-FeOOH和β-FeOOH,腐蚀后期有少量α-FeOOH出现,锈层结构较疏松；锈层的保护性随腐蚀时间的延长呈现先减弱然后略有增强的变化趋势。

采用SEM,EDS,XRD等研究了紫铜T2在高浓度H₂S环境中的腐蚀行为和规律,同时建立了非等间距灰色GM(1,1) 数学模型,并对该模型的精度和合理性进行了检验。结果表明,实验初期腐蚀增重量增加缓慢,后期增加迅速；腐蚀产物出现分层并且产生裂缝；腐蚀产物主要是Cu₂S和Cu₂O；数学模型具有较好的拟合精度和较高的预测可靠性。

应用EIS和动电位极化曲线测试技术,结合腐蚀形貌观察,研究了X80管线钢在滨海滩涂土壤模拟液中的电化学腐蚀行为。结果表明,X80管线钢在滨海滩涂土壤模拟液中的腐蚀行为随浸泡时间和腐蚀产物的变化而改变。分析EIS得出,其经历了先缓慢增大,到由于黑色锈层形成而迅速激增,再到锈层脱落而急剧减小的过程,说明X80管线钢的电化学腐蚀行为主要分3个阶段,即初期腐蚀产物膜未形成时腐蚀速率缓慢增大阶段；中期因保护性腐蚀产物膜形成,腐蚀速率迅速减小阶段；后期部分腐蚀产物脱落等因素导致腐蚀速率再次增大阶段。

采用微生物学、表面分析技术和电化学方法研究了从高放废物处置预选区土壤中分离的放线菌菌群对紫铜的腐蚀行为。结果表明：添加高浓度培养基可以维持菌群一定周期内的持续活性；SEM及EDS结果表明,浸泡9 d时放线菌菌群在紫铜表面形成完整的生物膜,腐蚀产物主要为Cu的氢氧化物；实验前期活性生物膜抑制紫铜腐蚀,后期菌群的活动改变了紫铜表面双电层的结构及性质,加速腐蚀进程。

采用改进的D-S双电解池与慢应变速率拉伸实验机相结合,研究了阴极保护和应力耦合作用下X80钢在3.5%NaCl+1 g/L Na₂S溶液中的氢渗透行为。通过变电位氢渗透实验,分析极化电位对氢渗透行为的影响并得到析氢敏感电位。进行不同应力水平下的恒电位极化氢渗透实验,采用Laplace方程分析氢渗透曲线,计算相关的氢渗透参数。结果表明,在各个应力水平下,随阴极极化电位负移,稳态渗氢电流密度增大,析氢敏感电位负于-1000 mV (vs SCE)。在弹性应变时,氢陷阱密度变小,氢扩散系数增大；进入塑性变形阶段后由于位错产生,氢陷阱密度逐渐升高,氢扩散系数降低；吸附氢浓度与扩散系数呈现相反的变化规律。

采用模拟混凝土孔溶液及饱和Ca(OH)₂溶液对带热轧皮钢筋和光亮钢筋进行预钝化处理,并用人造雨水检验了预钝化钢筋的耐蚀性。结果表明：光亮钢筋和带热轧皮钢筋在模拟混凝土孔溶液及饱和Ca(OH)₂溶液中均具有可钝化性,但热轧皮的存在显著降低了钢筋表面保护膜的生成质量。自然浸泡和阳极极化预钝化处理的钢筋均不能抵抗人造雨水24 h的侵蚀,带热轧皮钢筋的腐蚀速率明显高于光亮钢筋的腐蚀速率。

研究了炉前材料20G成膜条件下在模拟加氧水 (OT) 工况和还原性全挥发处理 (AVT(R)) 工况高温水溶液中的电化学行为。用SEM,EDS和XRD对腐蚀产物膜的表面形貌和成分进行表征。结果表明：在40~140 ℃范围内,20G在OT工况中的腐蚀电流密度随着温度的升高而增加,EIS低频区有Warburg阻抗,电极反应属于混合控制；在AVT(R) 溶液中腐蚀电流随着温度的升高先增大后减小；EIS高频区的容抗弧半径随着温度的升高在120 ℃出现最小值。XRD分析表明,材料表面形成了微米级腐蚀产物膜层,其主要成分为Fe₃O₄。

通过开路电位、电化学阻抗、Mott-Schottk等电化学方法研究了不同形变量的不锈钢在模拟混凝土孔隙液中的钝化性能。结果表明,随着形变量的增加,不锈钢的开路电位和阻抗值都逐渐降低,其钝化膜中氧空位浓度明显升高。随着形变量的增加,不锈钢的钝化性能有所降低。不同形变量的不锈钢的钝化性能之间的差异不会随着其在孔隙液中浸泡时间的延长而减小。