中国腐蚀与防护学报 2014 , 34 (5): 426-432

输电塔杆用热浸镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀行为

刘雨薇¹, 王振尧¹^,, 王军², 胡波涛²

1. 中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳 110016
2. 湖南电力公司科学研究院长沙 410007

Corrosion Behavior of Hot-dip Galvanized Steel for Power Transmission Tower in Simulated Acid Rain Atmospheric Environment

LIU Yuwei¹, WANG Zhenyao¹^,, WANG Jun², HU Botao²

1. State Key Laboratory for Corrosion and Protection, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China
2. Hunan Electric Power Corporation Research Institute, Changsha 410007, China

中图分类号: TG172.3

接受日期: 2014-02-19

网络出版日期: --

基金资助: 国家电网科技项目(KG12K16004 和5211DS110493)和沈阳市科技计划项目(F11-264-1-61)资助

作者简介:

作者简介：刘雨薇，女，1990 年生，硕士生，研究方向为材料大气腐蚀

通讯作者：王振尧，E-mail：zhywang@imr.ac.cn

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摘要

通过循环盐雾腐蚀实验模拟镀锌钢在酸雨大气环境中的腐蚀过程。采用腐蚀质量损失测试、扫描电镜 (SEM)、能谱仪 (EDS) 和电化学技术分别对腐蚀48,84,132,180和228 h的镀锌钢试样进行测试分析,得到腐蚀动力学规律、腐蚀产物成分、锈层截面形貌以及表面锈层的电化学特性。研究了锈层对镀锌钢在酸雨条件下大气腐蚀的影响。动力学分析表明,腐蚀过程中镀锌钢的表面形成了具有较好保护性的锈层；电化学测试结果表明,锈层的保护性呈现随腐蚀时间的延长先增强后减弱的变化过程。

关键词： 镀锌钢 ; 模拟酸雨 ; 电化学技术 ; 大气腐蚀

Abstract

The evolution of corrosion process of hot-dip galvanized steel in a simulated acid rain atmospheric environment as a function of time was investigated by corrosion mass loss test, scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS) and electrochemical techniques.<br>Consequently, corrosion kinetics, the surface and cross-sectional morphology and composition as well as electrochemical characters of corrosion products were acquired. The influence of the rust layers on the atmospheric corrosion of hot-dip galvanized steel was studied. According to the corrosion kinetics the rust layers can well protect the hot-dip galvanized steel from corrosion. The results of electrochemical measurement further illustrate that the protective effect of the rust layers is firstly enhanced, and then weakened as the corrosion time increases.

Keywords： hot-dip galvanized steel ; simulated acid rain ; electrochemical technique ; atmospheric corrosion

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刘雨薇, 王振尧, 王军, 胡波涛. 输电塔杆用热浸镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀行为[J]. , 2014, 34(5): 426-432 https://doi.org/

LIU Yuwei, WANG Zhenyao, WANG Jun, HU Botao. Corrosion Behavior of Hot-dip Galvanized Steel for Power Transmission Tower in Simulated Acid Rain Atmospheric Environment[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2014, 34(5): 426-432 https://doi.org/

1 前言

众所周知，钢铁的腐蚀所带来的损失是巨大的，造成了材料及能源的极大浪费。在自然环境腐蚀的情况下，大气中的NO_x，SO₂和Cl^-等^[1]是对基体造成严重破坏的主要原因^[2,3]。近年来，酸雨已成为一个全球性的环境问题。目前，我国的酸雨区主要集中在长江以南，包括四川、云南的东部，浙江、福建、江西、湖南、重庆的大部分地区以及长江、珠江三角洲地区^[4]。此外，南方还出现了大片pH值＜4.5的重酸雨区。1999年，全世界因酸雨腐蚀造成的经济损失达200亿美元，我国因酸雨对材料腐蚀所造成的损失也高达30亿元^[5]。而热镀锌作为一种阳极防腐中最经济有效的方法^[2,6,7]被广泛应用于建筑材料、航空配件、交通运输、电力通讯和家电家具等行业。随着我国经济建设的高速发展，电力负荷大幅度增加，输电线路的寿命问题日益突出。作为电力工业的重要基础设施，输电线路的安全可靠性直接关系到输电网的安全运行。我国的输电线路中输电杆塔^[8]和高压输电线路中架线设施^[9]大多使用镀锌钢材料，因此，镀锌钢的大气腐蚀研究和防护技术的开发日益受到电力部门和环保部门的高度重视^[10]。

近年来，国内外学者对Zn及Zn涂层在污染环境中初期的腐蚀行为开展了大量研究^[11]。本课题组^[12]研究了Zn在典型大气环境中的腐蚀行为；Odnevall等^[13]^-^[17]对Zn在各种不同室外暴露环境中的初期腐蚀产物以及对后期腐蚀行为的影响进行了分析和探讨，发现在海洋大气、工业大气、城市大气中腐蚀产物分别为Zn₅(OH)₈Cl₂H₂O，Zn₄Cl₂(OH)₄SO₄5H₂O和Zn₄SO₄(OH)₆nH₂O；舒德学等^[18]研究了纯Zn在热带海洋环境下的大气腐蚀行为；Azmat等^[19]研究了酸性海洋环境下Zn的腐蚀行为；严川伟等^[20]研究了Zn在SO₂环境中大气腐蚀初期的腐蚀特性；王绍明等^[21]^-^[23]研究了Zn及Zn覆盖层户外大气暴露与实验室加速腐蚀行为，并对户外数据与实验室加速数据进行相关性探索；安百刚等^[24]主要以电化学手段研究了Zn在模拟酸雨溶液及薄液膜下的腐蚀行为；原徐杰等^[8]采用动电位极化测试技术研究了沉积不同浓度NaCl和NaHSO₃的镀锌钢在干湿交替作用下的腐蚀行为。关于镀锌钢在模拟酸雨大气环境下的腐蚀行为研究甚少，电化学分析法与其它分析方法所得结果的相关性研究也缺乏深入探讨。此外，对于电化学实验来说，不同的电解质体系所测得的结果相差较大。因此，本文采用动电位极化测试技术和电化学阻抗测试技术来获得锈层的电化学性能，并结合腐蚀质量损失和成分与形貌分析，研究锈层对腐蚀的影响，分析不同实验结果之间的相关性，揭示镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀机理。

2 实验方法

2.1 实验材料

实验材料为某厂提供的镀锌钢，基体为Q345钢，其化学成分 (质量分数，%) 为：C 0.18，Si 0.45，Mn 1.35，P 0.036，S 0.032，V 0.075，Nb 0.045，Ti 0.09，Fe 余量。表面为热浸镀纯Zn。失重试样表面尺寸为100 mm×50 mm，利用丙酮和酒精分别清洗后吹干，在干燥器中静置24 h 后，称量 (精确至0.1 mg) 备用。电化学试样表面尺寸为10 mm×10 mm，除工作界面外的其它面经蜡封后，清洗、吹干备用。

2.2 循环盐雾实验

采用CCT型循环盐雾试验机进行腐蚀实验，实验过程中试验箱温度为 (35±2) ℃，喷雾时的相对湿度在80%以上，以4 h为一个周期，喷雾2 h，干燥2 h，腐蚀液采用模拟酸雨溶液，溶液成分为^[25]^-^[27]：(NH₄)₂SO₄ 203.9 mg/L，NaF 17.2 mg/L，KNO₃ 117.8 mg/L，MgSO₄

33.0 mg/L和CaCl₂ 363.3 mg/L。用H₂SO₄将溶液pH值调至4，取样时间为48，84，132，180和228 h，每次取出4个平板试样和3个电化学试样。

平板试样中3个用来进行失重分析，根据国家标准GB/T 16545—1996^[28]，用10%(质量分数，下同) 的NH₄Cl溶液在70~80 ℃浸泡、涮洗、去除腐蚀产物，同时用未腐蚀试样校正NH₄Cl对镀锌钢的腐蚀。另一片试样用来做成分分析。

2.3 电化学实验

电化学测量采用PARSTAT2273设备和三电极体系来完成，饱和KCl甘汞电极 (SCE) 为参比电极，Pt电极为对电极，电解质为模拟酸雨溶液，在室温下进行测量。阻抗测量扰动电位为10 mV，测试频率10⁻²~10⁵ Hz。极化曲线测量的扫描速率为0.3333 mV/s，扫描区间为-0.4~+0.6 V (相对于开路电位)。电化学阻抗数据用ZSipWin V3.0 软件进行拟合。

3 结果与讨论

3.1 失重分析

研究^[29]^-^[31]表明，可以采用下式的幂指函数对质量损失数据进行拟合

(1) $\begin{matrix} m = A t^{n} \end{matrix}$

其中，m表示单位面积质量损失，g/m²；t表示腐蚀时间，h；A和n是与材料和腐蚀环境相关的常数。

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图1 镀锌钢的质量损失随腐蚀时间的变化

Fig.1 Mass loss of hot-dip galvanized steel as a function of corrosion time

图1为循环盐雾实验中镀锌钢的质量损失曲线。相关系数R²近似于1，因而用该函数拟合是较合理的。该拟合函数中n值反映锈层对镀锌钢的保护性，n＜1，锈层具有保护性；n＞1，锈层促进镀锌钢的腐蚀；当n＜0.5时，锈层对镀锌钢的保护作用主要由扩散过程控制^[7]。本文中，拟合结果n=0.16，说明锈层有较强的保护性能，且腐蚀发生的控制步骤为扩散过程。

3.2 形貌与成分分析

图2为不同周期镀锌钢表面的腐蚀形貌以及腐蚀产物的成分。图2a~e反映腐蚀产物形貌随腐蚀时间的变化情况，图2f和g分别对应图2中产物1和2的成分。腐蚀初期，在镀锌钢表面形成针状和针叶状结构的产物 (图2a和b)，随着腐蚀时间的延长，针叶状的产物逐渐增加，并聚集成片，覆盖在镀锌钢表面。腐蚀时间继续增加，开始出现结节状 (图2c) 的产物。结节状的产物不断增加，逐渐将针状产物所取代。由腐蚀产物成分 (图2f和g) 可知，两种腐蚀产物主要包含的元素都为Zn，O，S和Cl。结合文献^[32,33]可知，腐蚀过程表现为：Zn首先和潮湿空气中的O₂反应生成ZnO和Zn(OH)₂，模拟酸雨溶液中SO₄²^-和Cl^-的存在，使其进一步生成复杂的产物，反应过程为：

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图2 镀锌钢腐蚀不同时间的SEM像及腐蚀产物的EDS结果

Fig.2 SEM images (a~e) of hot-dip galvanized steel after corrosion for 48 h (a), 84 h (b),132 h (c), 180 h (d) and 228 h (e) and EDS results of points 1 in Fig.2a and c (f) and point 2 in Fig.2c (g)

(2) $\begin{matrix} Z n^{2 +} + S O_{4}^{2 -} \to Z n S O_{4} \end{matrix}$

(3) $\begin{matrix} Z n^{2 +} + S O_{4}^{2 -} + x H_{2} O \to Z n S O 4 \cdot x H_{2} O (x = 4,6 或 7) \end{matrix}$

$\begin{matrix} y Z n {(O H)}_{2} + Z n S O_{4} + z H_{2} O \to \end{matrix}$

(4) $\begin{matrix} Z n_{y + 1} (S O_{4}) {(O H)}_{2}_{y} \cdot z H_{2} O (y = 3 或 6) \end{matrix}$

$\begin{matrix} Z n {(O H)}_{2} + 4 Z n^{2 +} + 6 O H^{-} + 2 C l^{-} \to \end{matrix}$

(5) $\begin{matrix} Z n_{5} C l_{2} {(O H)}_{8} \cdot H_{2} O \end{matrix}$

图3所示为镀锌钢腐蚀不同时间的截面形貌。从图中可以看出，腐蚀初期锈层非常薄且不均匀 (图3a)，还可以清楚地看到，锈层表面有针片状结构出现，这种结构对镀锌钢表面的保护作用较小，随腐蚀时间的延长锈层逐渐增厚，132 h后较之前更明显。从图3c和d中可明显观察到双锈层的出现，外层较疏松，内层较致密。因而对镀锌钢的保护作用逐渐增强。但在228 h后锈层变薄，这是因为疏松层的腐蚀产物逐渐脱落导致。

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图3 镀锌钢腐蚀不同时间后截面的形貌图

Fig.3 Cross sections of rust layer of hot-dip galvanized steel after corrosion for 48 h (a), 84 h (b), 132 h (c), 180 h (d) and 228 h (e)

3.3 电化学分析

大气腐蚀实质上是发生在薄液膜下的电化学反应，因而用电化学方法来分析大气腐蚀过程是合理可行的。同时，电化学测试方法简单，易于操作，若得到的结果与其它常用分析手段所得到的结果吻合得较好，就能用简单的电化学方法来预测大气腐蚀过程，揭示腐蚀机理。

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图4 未腐蚀和带锈的镀锌钢在不同实验周期的极化曲线

Fig.4 Polarization curves of naked and rusted hot-dip galvanized steel as function of corrosion time

图4所示为镀锌钢在腐蚀不同时间后的极化曲线。可知，阴极反应主要是O₂在镀锌钢表面的还原，因此阴极极化曲线形状相似。发生腐蚀后的试样与原始试样的阴极极化电流密度相差不大，这主要是由于发生腐蚀后，试样表面沉积的腐蚀产物对O₂的扩散未起到明显的阻碍作用。阳极反应则主要是镀锌钢的腐蚀溶解，阳极极化电流密度越高，则材料发生腐蚀的速率就越快。由图4可知，各周期试样的阳极极化电流密度保持在同一个数量级，在腐蚀过程中，阳极极化电流密度的变化趋势并不是十分明显。因而，在本实验中采用电流密度的变化来表征锈层对腐蚀发展的影响不是十分准确。

但是从图4中可以看出，镀锌钢腐蚀不同时间后，其腐蚀电位变化比较明显。随着腐蚀时间的延长，腐蚀电位逐渐增大，在180 h时达到最大，而在228 h时腐蚀电位开始减小，仅比未腐蚀试样的腐蚀电位略大。通常情况下，可用腐蚀电位来评价材料的耐蚀性能，腐蚀电位越高，材料的耐蚀性能越好^[34]。本文的研究结果表明，随着腐蚀时间的增加，镀锌钢耐蚀性先逐渐增强后减弱。分析原因可能是，锈层的逐步形成对镀锌钢有一定的保护作用，当锈层继续增加时，一方面由于腐蚀产物的形貌发生改变，由针叶状变为结节的球状，球状之间存在着一定的孔隙，腐蚀很可能继续在局部发生，从而使得保护性能下降。另一方面由于腐蚀产物的部分脱落，使得锈层变薄，从而使得保护性能下降。但从整个腐蚀过程来看，带锈的镀锌试样均比未腐蚀的镀锌试样的腐蚀电位高，这说明带锈的镀锌试样耐腐蚀性相对提高，即腐蚀活性相对降低。

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图5 镀锌钢腐蚀不同时间后的电化学阻抗谱

Fig.5 Nyquist plots of EIS results of hot-dip galvanized steel corroded for different time

极化曲线能够初步反映镀锌钢表面锈层的电化学特性，为了获得更准确、更深入的信息，进一步采用电化学阻抗来分析锈层的电化学性能。图5为腐蚀不同时间后镀锌钢在模拟酸雨溶液中的电化学阻抗谱。可以看出腐蚀后的试样容抗弧的变化情况，容抗弧半径随着腐蚀时间的延长先变大，后变小。这一结果与极化曲线上的腐蚀电位变化趋势相同，都反映了镀锌钢表面的阻抗先增大，后减小的变化过程。

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图6 等效电路

Fig.6 Equivalent circuit

为了更好地解释镀锌钢腐蚀不同时间后的电化学腐蚀行为，用图6所示的等效电路对电化学阻抗谱进行拟合，各拟合参数值在表1中给出，拟合误差在10^-³数量级。拟合电路中，R_s是溶液电阻，R_ct是电荷转移电阻，Q₁是锈层电容，R_f是锈层电阻，Q₂是双电层电容。

由Stern-Geary公式 (式(6))^[35]可知，腐蚀速率r与极化电阻R_p成反比：

(6) $\begin{matrix} r = \frac{K}{R_{p}} \end{matrix}$

式中，K为常数。若R_p已知，即可得到腐蚀速率的变化趋势。式 (7)^[36]给出了R_p的计算式。

(7) $\begin{matrix} R_{p} = (Z_{F})_{ω = 0} \end{matrix}$

其中，Z_F表示Faraday阻抗，ω为角频率。由式 (7) 推知，极化电阻R_p可表示为：

表1 拟合后镀锌钢的电化学阻抗谱参数

Table 1 Fitted EIS parameters of hot-dip galvanized steel

Corrosion time / h	R_s / Ωcm^-²	Q₁ / Fcm^-²	n₁	R_ct / Ωcm^-²	Q₂ / Fcm^-²	n₂	R_f / Ωcm^-²
48	132.6	2.676×10^-⁴	0.1970	1.501×10⁴	3.012×10^-⁵	0.6835	4636
84	109.6	2.103×10^-⁴	0.2505	4.388×10⁴	1.285×10^-⁴	0.8595	759.8
132	145.6	2.070×10^-⁴	0.4830	5.496×10⁴	4.837×10^-⁵	0.4717	1235
180	240.0	6.868×10^-⁵	0.4541	4.591×10⁴	1.002×10^-⁵	0.7876	1619
228	167.1	6.364×10^-⁵	0.5617	2.741×10³	3.025×10^-⁵	0.3221	429.8

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(8) $\begin{matrix} R_{p} ＝ R_{s} + R_{c t} + R_{f} \approx R_{c t} \end{matrix}$

因此，可用转移电阻R_ct的变化反映腐蚀速率的变化，进而反映腐蚀的机理。图7中，R_ct随着腐蚀时间的延长呈现出先增加后减小的变化，该变化过程与Nyquist图中容抗弧半径的变化趋势一致，进一步证实了锈层的保护性能先增强，后减弱。Q₁随腐蚀时间的变化也在图6中给出，Q₁的变化反映锈层厚度变化，Q₁值越小，则锈层越厚。Q₁随着腐蚀时间的延长逐渐减小，在180 h后基本不变。说明锈层的厚度在发生腐蚀后逐渐增加，随后趋于不变。因而，Q₁和R_ct的变化都能较好地反映锈层对腐蚀的影响。

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图7 电化学阻抗谱参数R_ct和Q₁随腐蚀时间的变化

Fig.7 EIS parameters of R_ct and Q₁ as function of corrosion time

3.4 腐蚀机理

镀锌钢在表面锌层未穿透的情况下，主要表现为Zn的腐蚀。暴露在大气中的Zn很容易发生电化学腐蚀，其在阳极区域溶解的同时，吸附在Zn表面薄液膜中的O则在阴极区域被还原。实验中所用的镀锌钢基体与腐蚀介质之间存在多层结构，Q345钢基体、基体与镀锌界面、Zn层、氧化膜、氧化膜与锈层的界面、锈层、锈层与腐蚀介质的界面，每层结构都会对腐蚀产生影响。根据Svensson等^[37]对Zn在4种不同室内模拟环境中的初期大气腐蚀行为的研究结果，提出本研究中镀锌钢表面发生腐蚀过程如下：腐蚀的初期，Zn与潮湿空气中的O₂结合生成ZnO和Zn(OH)₂，随后Cl^-和SO₄²^-在氧化膜表面缺陷处吸附或者参与形成暂态中间化合物；随着腐蚀时间的延长，Cl^-和SO₄²^-与表面氧化膜不断反应，使得部分区域的氧化膜不断减薄，有利于O₂的扩散并发生还原反应，促进基体阳极溶解反应的进行；吸附的Cl^-和SO₄²^-与初期形成的ZnO及Zn(OH)₂结合，形成中间产物或最终腐蚀产物；最后腐蚀产物疏松地附着于基体表面镀锌层的最外侧，部分腐蚀产物发生脱落，向腐蚀介质中扩散。锈层的不断形成使得锈层电阻逐渐增大，当腐蚀产物脱离表面时，锈层电阻开始减小。

4 结论

(1) 镀锌钢质量损失曲线拟合结果表明，锈层对基体具有良好的保护作用，虽存在Cl^-和SO₄²^-，但镀锌钢锌层的腐蚀并不严重。

(2) 镀锌钢在模拟酸雨大气环境中腐蚀时，腐蚀产物的形状由针片状逐渐转变为结节状，成分均主要为碱式ZnSO₄和碱式ZnCl₂。锈层的厚度则随着腐蚀时间的延长先增加后减小。

(3) 电化学测试结果表明，镀锌钢腐蚀电位和电荷转移电阻都随腐蚀时间的延长先增大，后减小。说明镀锌钢表面锈层的保护性能先增强，后减弱。

参考文献

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Acid rain in asia

1992

... 众所周知，钢铁的腐蚀所带来的损失是巨大的，造成了材料及能源的极大浪费.在自然环境腐蚀的情况下，大气中的NO_x，SO₂和Cl^-等^[1]是对基体造成严重破坏的主要原因^[2,3].近年来，酸雨已成为一个全球性的环境问题.目前，我国的酸雨区主要集中在长江以南，包括四川、云南的东部，浙江、福建、江西、湖南、重庆的大部分地区以及长江、珠江三角洲地区^[4].此外，南方还出现了大片pH值＜4.5的重酸雨区.1999年，全世界因酸雨腐蚀造成的经济损失达200亿美元，我国因酸雨对材料腐蚀所造成的损失也高达30亿元^[5].而热镀锌作为一种阳极防腐中最经济有效的方法^[2,6,7]被广泛应用于建筑材料、航空配件、交通运输、电力通讯和家电家具等行业.随着我国经济建设的高速发展，电力负荷大幅度增加，输电线路的寿命问题日益突出.作为电力工业的重要基础设施，输电线路的安全可靠性直接关系到输电网的安全运行.我国的输电线路中输电杆塔^[8]和高压输电线路中架线设施^[9]大多使用镀锌钢材料，因此，镀锌钢的大气腐蚀研究和防护技术的开发日益受到电力部门和环保部门的高度重视^[10]. ...

Advanced laboratory study on the atmospheric corrosion of zinc under thin electrolyte layers

2003

... [2,6,7]被广泛应用于建筑材料、航空配件、交通运输、电力通讯和家电家具等行业.随着我国经济建设的高速发展，电力负荷大幅度增加，输电线路的寿命问题日益突出.作为电力工业的重要基础设施，输电线路的安全可靠性直接关系到输电网的安全运行.我国的输电线路中输电杆塔^[8]和高压输电线路中架线设施^[9]大多使用镀锌钢材料，因此，镀锌钢的大气腐蚀研究和防护技术的开发日益受到电力部门和环保部门的高度重视^[10]. ...

Pitting of zinc: Observations on atmospheric corrosion in tropical countries

2010

中国南方酸雨的分布特征及其成因分析

2011

中国南方酸雨的分布特征及其成因分析

2011

中国的酸雨对材料腐蚀的经济损失估算

2002

中国的酸雨对材料腐蚀的经济损失估算

2002

Corrosion of Zn under fine size aerosols and droplets using inkjet printer deposition and optical profilometry quantification

2011

Corrosion of zinc as a function of pH

2012

... 图1为循环盐雾实验中镀锌钢的质量损失曲线.相关系数R²近似于1，因而用该函数拟合是较合理的.该拟合函数中n值反映锈层对镀锌钢的保护性，n＜1，锈层具有保护性；n＞1，锈层促进镀锌钢的腐蚀；当n＜0.5时，锈层对镀锌钢的保护作用主要由扩散过程控制^[7].本文中，拟合结果n=0.16，说明锈层有较强的保护性能，且腐蚀发生的控制步骤为扩散过程. ...

镀锌层破损输电杆塔用镀锌钢在干湿交替作用下的腐蚀行为

2013

... 近年来，国内外学者对Zn及Zn涂层在污染环境中初期的腐蚀行为开展了大量研究^[11].本课题组^[12]研究了Zn在典型大气环境中的腐蚀行为；Odnevall等^[13]^-^[17]对Zn在各种不同室外暴露环境中的初期腐蚀产物以及对后期腐蚀行为的影响进行了分析和探讨，发现在海洋大气、工业大气、城市大气中腐蚀产物分别为Zn₅(OH)₈Cl₂H₂O，Zn₄Cl₂(OH)₄SO₄5H₂O和Zn₄SO₄(OH)₆nH₂O；舒德学等^[18]研究了纯Zn在热带海洋环境下的大气腐蚀行为；Azmat等^[19]研究了酸性海洋环境下Zn的腐蚀行为；严川伟等^[20]研究了Zn在SO₂环境中大气腐蚀初期的腐蚀特性；王绍明等^[21]^-^[23]研究了Zn及Zn覆盖层户外大气暴露与实验室加速腐蚀行为，并对户外数据与实验室加速数据进行相关性探索；安百刚等^[24]主要以电化学手段研究了Zn在模拟酸雨溶液及薄液膜下的腐蚀行为；原徐杰等^[8]采用动电位极化测试技术研究了沉积不同浓度NaCl和NaHSO₃的镀锌钢在干湿交替作用下的腐蚀行为.关于镀锌钢在模拟酸雨大气环境下的腐蚀行为研究甚少，电化学分析法与其它分析方法所得结果的相关性研究也缺乏深入探讨.此外，对于电化学实验来说，不同的电解质体系所测得的结果相差较大.因此，本文采用动电位极化测试技术和电化学阻抗测试技术来获得锈层的电化学性能，并结合腐蚀质量损失和成分与形貌分析，研究锈层对腐蚀的影响，分析不同实验结果之间的相关性，揭示镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀机理. ...

镀锌层破损输电杆塔用镀锌钢在干湿交替作用下的腐蚀行为

2013

环境对电网材料的腐蚀影响分析及评价

2008

环境对电网材料的腐蚀影响分析及评价

2008

输电线路杆塔的腐蚀与防治对策

2004

输电线路杆塔的腐蚀与防治对策

2004

Study of the composition and morphology of initial stage of corrosion products formed on Zn plates exposed to the atmosphere of southeast mexico

1996

我国若干典型大气环境中的锌腐蚀

2003

我国若干典型大气环境中的锌腐蚀

2003

Atmospheric corrosion of field exposed zinc-a multianalytical characterization of corrosion products from initial films to fully developed layers

1994

Atmospheric corrosion of zinc. Part I: Rural and urban atmospheres

2000

Atmospheric corrosion of zinc. Part II: Marine atmospheres

2000

Formation of Zn₄SO₄(OH)₆4H₂O in a rural atmosphere

1994

Formation of NaZn₂Cl(OH)₆SO₄6H₂O in a marine atmosphere

1993

纯锌在热带海洋环境下的大气腐蚀行为及规律

2007

纯锌在热带海洋环境下的大气腐蚀行为及规律

2007

Corrosion of Zn under acidified marine droplets

2011

史志明. 林海潮等. Zn在SO₂环境中大气腐蚀初期表面特性研究

2000

史志明. 林海潮等. Zn在SO₂环境中大气腐蚀初期表面特性研究

2000

锌及锌覆盖层户外大气暴露与实验室加速腐蚀试验及其相关性的研究进展

2004

锌及锌覆盖层户外大气暴露与实验室加速腐蚀试验及其相关性的研究进展

2004

锌的加速腐蚀与大气暴露腐蚀的相关性研究

2001

锌的加速腐蚀与大气暴露腐蚀的相关性研究

2001

SO₂/盐雾复合循环加速腐蚀试验模拟锌在户外大气暴露腐蚀行为

2005

SO₂/盐雾复合循环加速腐蚀试验模拟锌在户外大气暴露腐蚀行为

2005

Zn在模拟酸雨溶液中及其液膜下的腐蚀

2004

Zn在模拟酸雨溶液中及其液膜下的腐蚀

2004

Zinc corrosion in simulated acid rain

1999

... 采用CCT型循环盐雾试验机进行腐蚀实验，实验过程中试验箱温度为 (35±2) ℃，喷雾时的相对湿度在80%以上，以4 h为一个周期，喷雾2 h，干燥2 h，腐蚀液采用模拟酸雨溶液，溶液成分为^[25]^-^[27]：(NH₄)₂SO₄ 203.9 mg/L，NaF 17.2 mg/L，KNO₃ 117.8 mg/L，MgSO₄ ...

The mode of action of chromate inhibitor in epoxy primer on galvanized steel

1998

模拟酸雨溶液中应力对镀锌钢绞线腐蚀行为影响

2008

模拟酸雨溶液中应力对镀锌钢绞线腐蚀行为影响

2008

金属与合金的腐蚀—腐蚀试样上腐蚀产物的清除B/T 16545—1996

... 平板试样中3个用来进行失重分析，根据国家标准GB/T 16545—1996^[28]，用10%(质量分数，下同) 的NH₄Cl溶液在70~80 ℃浸泡、涮洗、去除腐蚀产物，同时用未腐蚀试样校正NH₄Cl对镀锌钢的腐蚀.另一片试样用来做成分分析. ...

金属与合金的腐蚀—腐蚀试样上腐蚀产物的清除B/T 16545—1996

Long-term atmospheric corrosion behavior of aluminium alloys 2024 and 7075 in urban, coastal and industrial environments

2009

... 研究^[29]^-^[31]表明，可以采用下式的幂指函数对质量损失数据进行拟合 ...

Kinetics of atmospheric corrosion of mild steel, zinc, galvanized iron and aluminium at 10 exposure stations in India

2006

Influence of the environment on atmospheric corrosion of aluminium

2010

... 研究^[29]^-^[31]表明，可以采用下式的幂指函数对质量损失数据进行拟合 ...

Corrosion of Zn under acidified marine droplets

2011

... 图2为不同周期镀锌钢表面的腐蚀形貌以及腐蚀产物的成分.图2a~e反映腐蚀产物形貌随腐蚀时间的变化情况，图2f和g分别对应图2中产物1和2的成分.腐蚀初期，在镀锌钢表面形成针状和针叶状结构的产物 (图2a和b)，随着腐蚀时间的延长，针叶状的产物逐渐增加，并聚集成片，覆盖在镀锌钢表面.腐蚀时间继续增加，开始出现结节状 (图2c) 的产物.结节状的产物不断增加，逐渐将针状产物所取代.由腐蚀产物成分 (图2f和g) 可知，两种腐蚀产物主要包含的元素都为Zn，O，S和Cl.结合文献^[32,33]可知，腐蚀过程表现为：Zn首先和潮湿空气中的O₂反应生成ZnO和Zn(OH)₂，模拟酸雨溶液中SO₄²^-和Cl^-的存在，使其进一步生成复杂的产物，反应过程为： ...

Atmospheric Corrosion Testing of Electrodeposited Zinc and Cadmium Coatings, in Atmospheric Corrosion

1982

Corrosion of pure Mg as a function of grain size and processing route

2008

... 但是从图4中可以看出，镀锌钢腐蚀不同时间后，其腐蚀电位变化比较明显.随着腐蚀时间的延长，腐蚀电位逐渐增大，在180 h时达到最大，而在228 h时腐蚀电位开始减小，仅比未腐蚀试样的腐蚀电位略大.通常情况下，可用腐蚀电位来评价材料的耐蚀性能，腐蚀电位越高，材料的耐蚀性能越好^[34].本文的研究结果表明，随着腐蚀时间的增加，镀锌钢耐蚀性先逐渐增强后减弱.分析原因可能是，锈层的逐步形成对镀锌钢有一定的保护作用，当锈层继续增加时，一方面由于腐蚀产物的形貌发生改变，由针叶状变为结节的球状，球状之间存在着一定的孔隙，腐蚀很可能继续在局部发生，从而使得保护性能下降.另一方面由于腐蚀产物的部分脱落，使得锈层变薄，从而使得保护性能下降.但从整个腐蚀过程来看，带锈的镀锌试样均比未腐蚀的镀锌试样的腐蚀电位高，这说明带锈的镀锌试样耐腐蚀性相对提高，即腐蚀活性相对降低. ...

Electrochemical polarization: I. A theoretical analysis of the shape of polarization curves

1957

... 由Stern-Geary公式 (式(6))^[35]可知，腐蚀速率r与极化电阻R_p成反比： ...

2008

... 式中，K为常数.若R_p已知，即可得到腐蚀速率的变化趋势.式 (7)^[36]给出了R_p的计算式. ...

2008

... 式中，K为常数.若R_p已知，即可得到腐蚀速率的变化趋势.式 (7)^[36]给出了R_p的计算式. ...

A laboratory study of the initial stages of the atmospheric corrosion of zinc oin the presence of NaCl,inflrence of SO₂ and NO₂

1993

... 镀锌钢在表面锌层未穿透的情况下，主要表现为Zn的腐蚀.暴露在大气中的Zn很容易发生电化学腐蚀，其在阳极区域溶解的同时，吸附在Zn表面薄液膜中的O则在阴极区域被还原.实验中所用的镀锌钢基体与腐蚀介质之间存在多层结构，Q345钢基体、基体与镀锌界面、Zn层、氧化膜、氧化膜与锈层的界面、锈层、锈层与腐蚀介质的界面，每层结构都会对腐蚀产生影响.根据Svensson等^[37]对Zn在4种不同室内模拟环境中的初期大气腐蚀行为的研究结果，提出本研究中镀锌钢表面发生腐蚀过程如下：腐蚀的初期，Zn与潮湿空气中的O₂结合生成ZnO和Zn(OH)₂，随后Cl^-和SO₄²^-在氧化膜表面缺陷处吸附或者参与形成暂态中间化合物；随着腐蚀时间的延长，Cl^-和SO₄²^-与表面氧化膜不断反应，使得部分区域的氧化膜不断减薄，有利于O₂的扩散并发生还原反应，促进基体阳极溶解反应的进行；吸附的Cl^-和SO₄²^-与初期形成的ZnO及Zn(OH)₂结合，形成中间产物或最终腐蚀产物；最后腐蚀产物疏松地附着于基体表面镀锌层的最外侧，部分腐蚀产物发生脱落，向腐蚀介质中扩散.锈层的不断形成使得锈层电阻逐渐增大，当腐蚀产物脱离表面时，锈层电阻开始减小. ...

〈

〉

输电塔杆用热浸镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀行为

Corrosion Behavior of Hot-dip Galvanized Steel for Power Transmission Tower in Simulated Acid Rain Atmospheric Environment

1 前言

2 实验方法

2.1 实验材料

2.2 循环盐雾实验

2.3 电化学实验

3 结果与讨论

3.1 失重分析

3.2 形貌与成分分析

3.3 电化学分析

3.4 腐蚀机理

4 结论

参考文献 文献选项 原文顺序 文献年度倒序 文中引用次数倒序 被引期刊影响因子

参考文献

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