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中国腐蚀与防护学报  2015 , 35 (2): 91-98 https://doi.org/10.11902/1005.4537.2014.083

大气气溶胶腐蚀

张丹丹1, 2, 赵春英2, 汪川1, 王彬彬1, 王振尧1, 

1. 中国科学院金属研究所材料环境腐蚀中心 沈阳 110016
2. 沈阳理工大学环境与化学工程学院 沈阳 110159

Atmospheric Aerosols Corrosion

ZHANG Dandan1, 2, ZHAO Chunying2, WANG Chuan1, WANG Binbin1, WANG Zhenyao1, 

1. Environmental Corrosion Centre, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016, China
2. School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China

中图分类号:  TG172.4

通讯作者:  通讯作者：王振尧,E-mail：zhywang@imr.ac.cn,研究方向为材料自然环境腐蚀

收稿日期: 2014-16-6

网络出版日期:  --

版权声明:  2015 《中国腐蚀与防护学报》编辑部 版权所有 2014, 中国腐蚀与防护学报编辑部。使用时，请务必标明出处。

基金资助:  国家自然科学基金重点项目 (51131007) 和国防技术基础项目 (H102011B002) 资助

作者简介:

张丹丹，女，1988年生，硕士生

展开

摘要

简要介绍了气溶胶粒径及分布、气溶胶化学、气溶胶传输及气溶胶沉积等对金属大气腐蚀的影响,并围绕气溶胶污染物与金属表面的物理、化学和电化学作用及气溶胶中污染物成分等方面重点综述了其对金属腐蚀行为的影响和机理,同时阐述了气溶胶腐蚀的国内外研究现状,并对气溶胶腐蚀研究的发展进行了展望。

关键词： 污染物 ; 气溶胶 ; 大气腐蚀

Abstract

Atmospheric pollutant is one of the important factors influencing the atmospheric corrosion; pollutants mainly exist in the form of aerosols and affect the atmospheric corrosion of metals through aerosols deposition. In this paper, the factors which would influence the atmospheric corrosion of metals such as size and distribution, chemistry, transmission and deposition of aerosols were introduced. The physical, chemical and electrochemical interaction between aerosol and metal surface, and constituent of pollutants in aerosol were reviewed emphatically in order to summarize the influence of aerosols on metal corrosion and the mechanism of atmospheric aerosols corrosion. Present situation of studies on aerosols corrosion at home and abroad was discussed. Finally, the prospect of studies on aerosols corrosion was also predicted.

Keywords： pollutant ; aerosol ; atmospheric corrosion

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张丹丹, 赵春英, 汪川, 王彬彬, 王振尧. 大气气溶胶腐蚀[J]. , 2015, 35(2): 91-98 https://doi.org/10.11902/1005.4537.2014.083

ZHANG Dandan, ZHAO Chunying, WANG Chuan, WANG Binbin, WANG Zhenyao. Atmospheric Aerosols Corrosion[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2015, 35(2): 91-98 https://doi.org/10.11902/1005.4537.2014.083

1 前言

大气腐蚀是指金属材料与大气环境中的多种因素相互作用而引起材料失效的现象，它是金属腐蚀中最普遍存在的一种[1]。据统计，材料由于大气腐蚀所造成的经济损失占总腐蚀损失的一半以上[2]，世界上许多国家都为此承担着巨大的费用消耗，因此大气腐蚀已经引起了腐蚀界工作者的广泛关注。

影响大气腐蚀的环境因素众多，通常可分为气候因素和环境污染因素两类[3]-[6]：气候因素主要包括大气相对湿度、表面润湿时间、温度和降雨等；环境污染因素主要包括SO2，NOx，O3，海盐粒子和尘粒等。

大气污染物是影响大气腐蚀的重要因素之一，国内外针对大气污染物对金属材料的腐蚀规律及相关机理开展了大量的研究[7]-[10,11]。林翠等[8]研究了金属材料在污染大气环境中的初期腐蚀行为，认为NaCl的沉积增加了金属表面的导电性和吸湿性，加速了金属的初期腐蚀。Rosa等[9,10]报导了关于大气污染物对高功率电导体材料Al，AA6201合金及纯Cu的腐蚀效应。

大气气溶胶作为主要的大气污染物，由其引起的大气气溶胶腐蚀也相当的严重。自从上世纪80年代初，大气气溶胶腐蚀就已经引起了国外科研工作者的重视[12]，科研工作者主要从气溶胶粒径、化学组成和pH值等方面研究其对材料的腐蚀影响[6,13,14]，且取得了一定的成果。大气气溶胶中含有腐蚀性物质，如硫酸盐、氯化物等，这些污染物颗粒主要以气溶胶的形式沉降在裸露的金属表面，随着污染物的不断积累，导致了金属初期腐蚀速率的提高[6,15,16]。以沿海地区为例，固定的海盐源为海洋气溶胶的形成提供了有利的条件，海洋气溶胶使Cl-在金属设施上大量积聚，从而加速了材料的失效[17]-[19]。气溶胶是极易吸湿的，一旦沉积到金属表面，在合适的相对湿度下就会形成微液滴[20]，微液滴内不仅具有很高的离子浓度，能够加速金属的腐蚀，而且微液滴会向四周扩展。Tsuru等[21]认为微液滴的形成与金属基体被腐蚀密切相关。气溶胶吸湿形成微液滴后，由于极小的液滴粒径，使得O2在液滴内的扩散非常迅速，而不同粒径尺寸的气溶胶液滴对金属表面的电化学分布有着不同程度的影响，进而影响金属材料的腐蚀。

近来，持续频发的雾霾天气引发了人们的高度关注，雾霾不仅对人们的日常生活出行及健康有着严重的影响，而且对基础设施也造成了严重的损害。究其原因，频发的雾霾天气正是由作为大气污染物的气溶胶引起的。因此，开展大气气溶胶对金属材料的腐蚀影响及规律的研究，具有非常重要的现实意义。

2 气溶胶概述

气溶胶是指由大气介质和混合于其中的液体或固体颗粒物组成的体系[22]，其粒径范围分布10-3~100 μm[23]，地面上常见的气溶胶有烟、尘、雾、霾和烟雾等[24]。根据其组分可分为海洋气溶胶、沙尘气溶胶、碳气溶胶、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶和铵盐气溶胶等。根据其粒径划分，粒径小于100 μm的粒子称为总悬浮颗粒物；粒径小于10 μm的称为飘尘,能在空气中长期漂浮；飘尘又可进一步分为粗粒子 (粒径＞2.5 μm) 和细粒子 (粒径＜2.5 μm)。产生气溶胶的过程很多[23]：主要分为自然过程 (沙尘暴和火山爆发) 和人为活动过程 (化石燃料的燃烧和生物质燃烧)。

2.1气溶胶粒径及分布

工业或海洋气溶胶的粒径范围从几纳米到几百微米[25]，且可以进一步分为两类：粗粒子 (粒径＞2.5 μm) 和细粒子 (粒径＜2.5 μm)。其中细粒子又可分为两种模态：核模态 (粒径＜0.1 μm) 与积聚模态 (0.1 μm＜粒径＜2.5 μm)。在大气中，细粒子的数量要多于粗粒子，以积聚模态的细粒子为例，其在数量上至少要比粗粒子大3个数量级[26]。气溶胶细粒子大多是酸性的，并且含有大量具有腐蚀性的硫酸盐[27,28]。粗粒子以海洋气溶胶为例，海浪和海洋都可产生气溶胶，海浪往往产生粗粒子，而海洋活动则倾向于产生细粒子[29]。气溶胶粒径的大小对金属的腐蚀会产生很大的影响，Lau等[6]通过在低碳钢试样上预先沉积5种不同粒径 (依次为1.8，3.1，6.2，9.9和18 μm) 的气溶胶粒子进行对比实验，结果发现，腐蚀产物与气溶胶的粒径大小密切相关，不同粒径的气溶胶粒子使得碳钢的腐蚀形貌存在较大差异，而空白样品则未出现腐蚀。Cole等[30]认为气溶胶粒径决定材料表面微液滴中O的变化，最终影响腐蚀微电池阳极与阴极的分布、反应物的消耗以及生成物的沉淀等，因此气溶胶粒径对材料大气腐蚀起着至关重要的作用。

2.2 气溶胶化学

气溶胶在传输过程中会与大气中的物质发生反应，因而会使气溶胶的化学组分发生改变。Azmat等[13]认为气溶胶化学组分的微小改变都会对Zn 的腐蚀产生较大影响。气溶胶中的离子浓度及pH值取决于有效Henry系数HA (M/atm)[30]。对于HA＜1000的物质，主要存在于气相中；当1000＜HA＜10000时，物质可以部分溶于水；对于HA＞10000的物质，其极易溶于水[25]。以工业气溶胶为例，通过解离和氧化反应，使得SO2的HA提高，促使SO2被进一步吸附到液滴中。此外，在室温下，HCl和HNO3的Henry系数分别为727和2.1×105 M/atm[25]，高Henry系数使得它们极易被吸附并酸化气溶胶。而碱性前驱体如NH3的吸收同样重要，这是因为室温下，NH3的Henry系数为62 M/atm[25]，这使得NH3极易被吸附，进而改变了气溶胶的酸度。

2.3 气溶胶传输

气溶胶从源头产生后会传输一定的距离[31]。海浪产生的气溶胶传输距离很少超过1 km，而海洋产生的气溶胶传输距离则会超过50 km[29]。传输距离的差异导致了不同发生源产生的气溶胶在大气中停留时间的不同。海浪产生的气溶胶，其停留时间仅为1~20 min，而由海洋产生的气溶胶其停留时间却高达数个小时甚至数天，远远大于由海浪产生的气溶胶的停留时间[28]。海洋气溶胶最初是碱性的，Chameides等[32]指出要使海洋气溶胶的pH＜5需要5~15 min的停留时间。故由海洋产生的气溶胶在传输过程中会有充足的时间使其被大气中的SO2等物质酸化，而酸性的海洋气溶胶能够加速Zn的腐蚀[30,31]。

2.4 气溶胶沉积

气溶胶的腐蚀效应是由气溶胶自身的腐蚀性与气溶胶微粒沉积到材料表面的速率共同作用的结果[6]。Cole等[33]通过建立大气腐蚀模型，认为海洋气溶胶的沉积以及金属在海盐微液滴下的腐蚀是控制大气腐蚀的关键过程。Cole等[34]还论述了气溶胶沉积的重要性，他们将总浓度为20 μg/m3的粒子 ((NH4)2SO4，NH4HSO4或H2S) 沉积到处于外部环境中与水平呈45°角的试样表面上，使其在短时间内产生潮湿的酸液膜，其中风速为3 m/s，气体浓度 (μg/L) 分别为：CO2 400，SO2 75，NH3 20，O3 200，H2O2 10。他们认为如果潮湿的液膜存在数个小时，那么控制液膜化学组成的是气溶胶沉积而不是气体的吸收。因此，气溶胶沉积对金属大气腐蚀的影响不容忽视。控制气溶胶沉积的机制有很多，如重力沉降、层流扩散、湍流扩散、热迁移和静电吸引等[30]。重力和惯性因素控制粗粒子的沉积，对于粒径约为20 μm的气溶胶，重力沉降成为控制其沉积的主要因素，而扩散、静电和热因素控制细粒子的沉积，如粒径约为1 μm的气溶胶的沉积受湍流扩散控制[6,30]。气溶胶的沉积效率与粒径尺寸有关，如粒径为100 μm的气溶胶沉积效率约是粒径为20 μm的气溶胶沉积效率的4倍[30]。当粒径大于2.5 μm时，气溶胶的沉积效率会显著提高，故粗粒子气溶胶的沉积与含硫酸盐的细粒子气溶胶相比要容易得多[30]。气溶胶沉积效率的变化会影响气溶胶的化学组成，如气溶胶酸度，进而对腐蚀产生影响[35]。

3 气溶胶的腐蚀机理

气溶胶沉积到金属表面后，会与金属表面发生物理、化学和电化学的相互作用进而影响金属的腐蚀[30]。

3.1 物理作用

气溶胶与金属表面发生的物理作用包括气溶胶的蒸发和冷凝等。Cole等[30]认为金属表面的温度、相对湿度及金属所处的局部环境条件等因素决定物理作用。白天与夜晚之间的温差引发了金属表面温度的昼夜循环变化[36]。若气溶胶在白天沉积到金属表面上，由于阳光的辐射作用，气溶胶极易蒸发，金属表面的润湿很难保持；若气溶胶在夜间沉积到金属表面上，金属表面很容易被润湿。在易潮解盐如MgCl2存在的条件下，表面润湿时间可维持数天[37]，从而延长了材料的腐蚀时间。

3.2 化学和电化学的相互作用

气溶胶与金属表面发生的化学和电化学作用如下：表面氧化物的溶解、电化学电池的建立及分布、pH值和氧浓差的变化、液滴的不稳定性 (二次扩展) 和腐蚀产物的生长[18,30,31]。下面以Zn为例，详述气溶胶与其表面发生的化学和电化学作用。

3.2.1 表面氧化物的溶解 对于刚形成的海洋气溶胶，初始pH值约为8，伴随着气溶胶内液体的蒸发，气溶胶内的离子浓度增加，最终气溶胶的pH＜5[13,30]，在此pH值范围下，Zn的氧化物会发生溶解。Cole等[30]在假定Zn表面的氧化物为Zn(OH)2，1 mol Zn(OH)2的溶解需要2 mol H+，且氧化层的溶解是均匀的前提下，分别用HCl和H2SO4酸化的pH值为1.5的气溶胶 (粒径为20 μm) 来溶解Zn表面的氧化物，发现氧化层的溶解厚度分别为2.2和7.1 μm，可见氧化层的厚度发生了改变。然而，氧化层的溶解通常是不均匀的，常发生在氧化层的缝隙以及裂纹处。此外，氧化层的溶解会使气溶胶液滴的pH值升高，在酸雨中也有类似的结论，Sandberg等[38]报导了Zn腐蚀产物的溶解会使从Zn表面冲刷下来的雨水pH值从初始的小于5.6增大至6.6，并且观察到Cl-从Zn表面释放，Cole等[39]也证实了这一点，认为氧化物的溶解使沉积在材料表面的Cl-得以释放。由此可知，工业的或酸性的海洋气溶胶破坏了材料表面保护性的氧化膜，削弱了氧化膜对金属腐蚀的抑制作用，加速了腐蚀反应的进行。

3.2.2 电化学电池的建立及分布 无论是工业气溶胶还是海洋气溶胶，一旦沉积到金属材料表面，在合适的湿度下就会形成微液滴[20]。盐粒潮解形成的液滴能否发生腐蚀，主要取决于液滴的尺寸，以NaCl潮解形成的液滴为例，只有当液滴的粒径大于45 μm时才能产生腐蚀[40]。当液滴下的腐蚀开始时，阴极区在液滴边缘建立，而阳极区在液滴中心建立[18,41,42]，阴-阳极的位置分布可用氧扩散路径的长短来解释：当阴极区在液滴边缘建立时，氧的扩散路径很短，在阴极区消耗的氧可以迅速被补充，腐蚀得以继续进行；反之，若阴极区在液滴中心建立，氧的扩散路径很长，致使在阴极区消耗的氧不能快速的被补充，这会导致阴极反应的停止，进而使腐蚀无法进行。

液滴的尺寸对金属表面的电化学性质有着十分重要的影响[14,43]，可以用Evans模型来进行判断。液滴下的腐蚀是否符合Evans模型可用kR/D的大小来判断 (其中，k为氧在阴极的还原速率，R为液滴半径，D为溶解氧的扩散速率)。若kR/D＞1，会导致液滴中心严重缺氧，形成氧浓差电池，符合Evans模型；若kR/D＜1，液滴中心不缺氧，则不能形成氧浓差电池，不符合Evans模型[30]。Muster等[44]也研究了液滴尺寸大小与Evans腐蚀模型的关系，发现体积为10 μL的大液滴能够形成氧浓差电池，符合Evans腐蚀模型；而体积为1 μL的小液滴不能形成氧浓差电池，因此不符合Evans腐蚀模型。Venkatraman等[45]同样认为小液滴不符合Evans腐蚀模型是因为氧在小液滴中的扩散非常迅速，抑制了液滴中心的氧消耗，无法形成氧浓差电池。Azmat等[14]也论述了影响金属表面电化学分布的因素，认为液滴的粒径控制大液滴的阴-阳极分离，且阴-阳极分离相对较大；而局部效应 (如氧化膜内的缺陷等) 控制小液滴的阴-阳极分离，阴-阳极分离相对较小。

3.2.3 液滴的不稳定性 液滴的不稳定性已经在液滴的二次扩展中得到了证实。二次扩展即潮湿液膜由液滴中心向外扩展的现象。早在2002年，Neufeld等[18,46]率先提出了NaCl液滴在Zn上的二次扩展现象。此外，研究人员[18,41,47]还强调了二次扩展在控制液滴的电化学分布及金属表面氧化物形成中的重要作用。以大液滴为例，大液滴的阴-阳极分离相对较大，阴-阳极的分离促进了液滴的二次扩展。当阴极和阳极区域接近完全分离时，二次扩展开始，二次扩展区为阴极，而液滴中心为阳极[13]。阳极区是略酸性的，而二次扩展区的pH值则逐渐增高，最终pH值接近于10[41]。Chen等[47]还提出发生二次扩展现象时，腐蚀过程是受阴极控制的。二次扩展加强了阴极的活动，在扩展的初始阶段会提高腐蚀速率，但同时也促进了Zn4CO3(OH)6的形成，其形成不仅抑制了阴极的活动，而且在随后的腐蚀中可以作为保护膜降低腐蚀速率，这主要是因为Zn4CO3(OH)6能有效地抑制Cl-的扩散[13,14,30,41]。

3.2.4 腐蚀产物的生长 腐蚀产物的生长在金属腐蚀的不同阶段中所起的作用不同，可能抑制腐蚀也可能促进腐蚀，这是因为腐蚀产物的结构和化学组成等都会影响其作为保护屏障的有效性。致密、低孔隙率和裂纹少的氧化物可以作为有效的屏障，抑制腐蚀；反之，则会加速腐蚀[14]。

腐蚀产物生长可分为3个阶段：

第一阶段，初始氧化物的水化。对所有尺寸的液滴来讲，初始阶段都是相似的。

第二个阶段，稳定液滴下氧化物的生长。这一阶段主要受液滴尺寸的影响，原因有二：一是粗尺寸液滴 (＞5 μm) 的阴-阳极分离较大，这导致了液滴内离子浓度和pH值的较大变化，这些不同的局部化学条件使得在液滴不同区域形成了不同的氧化物[48]；二是浓度效应发挥着重要作用，由于Zn2+的产生与液滴阳极区的接触面积有关，故Zn2+的浓度与气溶胶半径的平方成比例[13,14,49]。

第三个阶段，液滴蒸发阶段腐蚀产物的生长。随着气溶胶液滴的蒸发，溶解盐的浓度逐渐增至饱和，氧化物沉淀受局部浓度变化和相对溶解度的控制[13,30]。氧化物沉淀可以加速或抑制腐蚀，这主要是通过形成一种膜以阻碍O2传输、电荷转移、离子迁移到金属表面来实现的[13]。

3.3 气溶胶中污染物成分对金属腐蚀的影响和机理

气溶胶污染物的种类和性质取决于污染源，不同地区的污染源所产生的气溶胶污染物有所差异，但通常来讲，主要的气溶胶污染物为氯化物和硫化物[12]。Lau等[6]和Cole等[50]认为气溶胶中的污染物具有腐蚀性，当相对湿度增加时，沉积在金属表面的污染物控制金属的腐蚀。Morcillo等[51]报导了当Cl-在金属表面的沉积量为100~400 mg(m-2d-1) 时，金属的腐蚀速率增加的最快。

海浪及海洋活动均可产生海洋气溶胶，海洋气溶胶以NaCl微粒为主，Li等[52]通过研究发现含有NaCl的气溶胶液滴可以诱发1018钢的大气腐蚀，且腐蚀符合液滴下金属腐蚀的特征：液滴中心为阳极，液滴边缘为阴极。钢在液滴中心的活性溶解产生Fe2+，Fe2+进一步与水作用产生H+，为了维持电荷平衡，Cl-迁移到阳极；阴极由于O2的还原产生OH-，同样的道理，Na+迁移到阴极。在此条件下，1018钢腐蚀产物主要为γ-FeOOH，γ-FeOOH为电化学活性物质，可以加速钢的腐蚀。海洋气溶胶中除含有NaCl微粒外，还含有少量其他成分的微粒，如MgCl2，KCl和CaCl2等。由于不同组分的气溶胶微粒具有不同的临界相对湿度，因此当不同组分的气溶胶微粒在金属表面沉积时，会导致金属表面不同的局部润湿和不同的局部腐蚀速率。以MgCl2为例，MgCl2微粒对金属也有一定的腐蚀性，这归因于MgCl2微粒极易发生潮解[53,54]。然而，MgCl2微粒吸湿潮解后所形成的微液滴却是不连续的，且微液滴的二次扩展行为会受到限制，这主要是由于MgCl2微液滴的润湿能力很弱[55]，当液滴下的腐蚀开始时，阴极区在液滴边缘建立，阴极反应产生的OH-促使Mg2+迁移到阴极区以保持阴极区的电中性，阴极区生成的相对难溶的Mg(OH)2沉淀阻碍了MgCl2微液滴的扩展行为[21]，使得微液滴区域不会超出MgCl2微粒的沉积区域。Mi等[55]研究了304不锈钢在沉积MgCl2微粒下的大气腐蚀行为，实验发现304不锈钢的点蚀直径随最初MgCl2微粒沉积区域的增大而增大，这与阴极控制点蚀电流的观点是一致的[53,56]。Lindstrom等[57]通过MgCl2对Zn的腐蚀研究发现，在腐蚀初期，阴极区生成的Mg(OH)2沉淀在一定程度上抑制了MgCl2对Zn的腐蚀。

工业大气中富含硫酸盐微粒，常见的工业气溶胶中含有 (NH4)2SO4，NH4Cl，(NH4)3H(SO4)2和(NH4)HSO4等微粒。万晔等[58]在298 K，相对湿度为 (85±5)%的条件下研究了沉积有 (NH4)2SO4的气溶胶微粒对A3钢的大气腐蚀行为，结果表明沉积有 (NH4)2SO4微粒的试样与空白试样相比，腐蚀更严重。对于沉积有 (NH4)2SO4微粒的试样而言，沉积区为阳极，周围区域为阴极，且腐蚀沿着沉积区域发生，随着腐蚀时间的延长，沉积区的 (NH4)SO4微粒与Fe反应生成的碱式硫酸铁化合物，减缓了钢的腐蚀。此外，他们[59]还比较了经NH4Cl和 (NH4)2SO4微粒沉积的A3钢的大气腐蚀行为，实验发现，在相同条件下，沉积有NH4Cl微粒的试样与沉积有 (NH4)2SO4微粒的试样相比，腐蚀更严重，原因在于Cl-比SO42-半径小，更容易渗透到基体里，且NH4Cl较易水解产生较强的酸性，从而加速了A3钢的溶解。

4 气溶胶腐蚀研究现状

大气成分是复杂多样的，而气溶胶是大气污染物存在的方式之一，若选择自然环境暴露实验考察气溶胶对金属腐蚀的影响比较困难，而且实验周期长，为此气溶胶的模拟显的尤为重要，通过模拟实验不仅可以单纯考察气溶胶对金属材料的腐蚀影响，而且还可以使实验周期大大缩短。

Lau等[6]在香港科技大学站点利用微孔均匀沉积撞击采样器收集环境中的气溶胶，并将收集到的气溶胶沉积到低碳钢试样上，分析粒径及组分对低碳钢试样腐蚀的影响。研究发现，低碳钢的大气腐蚀与气溶胶粒子的组分和粒径大小密切相关。实验中，将细粒子 (主要含有SO42-，NH4+和K+)、非海盐粗粒子 (主要含有NO3-，Mg2+和Ca2+) 和海盐 (主要含有Cl-和Na+) 3种不同粒子对碳钢的腐蚀进行对比，发现海盐成分 (Na+和Cl-) 对碳钢的腐蚀最为严重，且腐蚀产物随粒径尺寸的变化而变化，如在细粒子气溶胶对碳钢的腐蚀研究中发现腐蚀产物的组成与SO42-有关，而在粗粒子对碳钢的腐蚀研究中发现腐蚀产物的组成与Cl-相关。

Azmat等[14]分别用不同pH值，不同酸化剂 (HCl，H2SO4，HNO3和CF3SO3H) 酸化和不同化学组成 (20%，3.5%和2.4%NaCl及自然海水) 的液滴来模拟不同酸度的海洋气溶胶，考察其pH值、酸化剂类型及化学组成对Zn的腐蚀情况，结果发现含硫酸盐的液滴 (用H2SO4和CF3SO3H酸化) 与不含硫酸盐的液滴 (用HCl和HNO3酸化) 相比在较高Cl-浓度下的腐蚀速率较低，认为这可能与硫酸盐和Zn形成的复杂化合物作为保护屏障有关。此外，他们还通过研究发现Cl-浓度和各种类型的酸化剂 (除了CF3SO3H外) 对Zn在细尺寸气溶胶液滴 (直径在0.1~5 μm) 下的大气腐蚀会产生协同效应，Zn在各种强酸下的腐蚀量顺序如下：HCl＞HNO3＞H2SO4＞CF3SO3H，其中各种酸的pH值均为1。这表明强的无机酸 (HCl，HNO3，H2SO4) 与强的有机酸 (CF3SO3H) 相比，无机酸对Zn的腐蚀更为严重。

Cole等[30]报导了酸性的海洋气溶胶 (通过吸收SO2，HCl，H2SO4和HNO3等使气溶胶酸化) 能够加剧Zn的大气腐蚀，显著提高了腐蚀速率。其原因是酸性海洋气溶胶的低pH值、微小粒径及高溶解盐浓度破坏了具有保护性的氧化膜并且形成电化学电池。

Muster等[44]用不同稀释程度的NaCl液滴和海水液滴 (液滴体积为1~10 μL) 来模拟气溶胶，研究气溶胶液滴尺寸、液滴形状和盐浓度对Zn的腐蚀影响，发现具有大接触角和高浓度的大液滴加强了Zn在干燥期间的腐蚀。

Veleva等[60]通过暴露实验研究了Cu在不同海水区域 (飞溅、潮汐和全浸) 及海洋大气气溶胶下的腐蚀，发现Cu在海洋气溶胶下的年腐蚀速率最小，利用X射线衍射仪 (XRD) 表征Cu腐蚀产物的化学组成，认为在海洋大气气溶胶区域Cu腐蚀产物的形成及其化学组成主要受其表面润湿时间 (TOW) 和Cl-含量影响。

王彬彬[61]利用WDB-5A型气溶胶发生器制备了NaCl单组分和NaCl与NH4Cl混合组分的气溶胶粒子，并利用间距≤10 μm的ACM探头及双电极探头研究了NH4Cl与NaCl混合组分气溶胶、NaCl单组分气溶胶的吸湿性对Al及铝合金大气腐蚀的影响，其中NaCl的临界吸湿点约为76%，NH4Cl的临界吸湿点约为78%，实验发现混合组分气溶胶在72%RH时发生了吸湿，说明混合组分气溶胶的临界吸湿点比单独组分的临界吸湿点低，延长了金属的润湿时间，加剧了金属的腐蚀。此外，王彬彬等[62]还考察了在盐湖大气环境下LY12和LC4铝合金的大气腐蚀，研究发现在盐湖地区，对金属腐蚀起到主要作用的是混合盐气溶胶。混合盐气溶胶的存在使其在低于年平均相对湿度的环境下发生了吸湿行为，促进了金属腐蚀的发生。

未来，气溶胶对金属腐蚀影响的研究将会是腐蚀界的一个研究重点。气溶胶的很多性质，如粗粒子和细粒子气溶胶在金属腐蚀行为中的差异、气溶胶的极易吸湿性质及其所形成的微液滴的扩展行为等都值得继续研究下去。

5 结语

伴随工业的不断飞速发展，大气污染物也随着日益增多。作为大气主要污染物的气溶胶已经引起了腐蚀领域工作者的关注。腐蚀界科学工作者主要从气溶胶粒径尺寸、气溶胶的化学组成、酸度等方面考察气溶胶对金属材料的腐蚀影响，但到目前为止，关于气溶胶对金属腐蚀的影响仍然报导甚少，这在很大程度上制约了人们对气溶胶腐蚀的认识和理解。加强气溶胶对金属的腐蚀的研究，可为今后金属大气腐蚀的研究提供更多的参考和指导。

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