植酸锌的制备及其对Q235钢腐蚀行为的影响

doi:10.11902/1005.4537.2023.159

植酸锌的制备及其对Q235钢腐蚀行为的影响

周兰欣¹, 张丽萍¹, 汤燕¹, 陈柯宇¹, 周剑军¹, 师超^,¹^,², 邵亚薇², 刘光明¹

1.南昌航空大学江西省金属材料微结构调控重点实验室南昌 330063

2.哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨 150001

Preparation of Zinc Phytate and Its Effect on Corrosion Behavior of Carbon Steel

ZHOU Lanxin¹, ZHANG Liping¹, TANG Yan¹, CHEN Keyu¹, ZHOU Jianjun¹, SHI Chao^,¹^,², SHAO Yawei², LIU Guangming¹

1.Key Laboratory for Microstructural Control of Metallic Materials of Jiangxi Province, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China

2.College of Materials Science and Chemical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China

通讯作者: 师超，E-mail:shichao@nchu.edu.cn，研究方向金属材料的腐蚀与防护

收稿日期: 2023-05-11 修回日期: 2023-06-28

基金资助:

国家自然科学基金.  52001155
江西省自然科学基金.  20212BAB214038
博士启动基金.  EA201901056

Corresponding authors: SHI Chao, E-mail:shichao@nchu.edu.cn

Received: 2023-05-11 Revised: 2023-06-28

Fund supported:

National Natural Science Foundation of China.  52001155
Natural Science Foundation of Jiangxi Province.  20212BAB214038
Doctoral Scientific Research Foundation.  EA201901056

作者简介 About authors

周兰欣，女，2000年生，硕士生

摘要

采用磷酸、植酸、氯化锌制备磷酸锌和植酸锌，通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、红外光谱(FT-IR)和热重(TG)等手段对制备的磷酸锌和植酸锌进行表征，通过滴定实验分析磷酸锌和植酸锌在水溶液中的溶解度。根据Tafel极化法、电化学阻抗法和腐蚀浸泡实验分析了磷酸锌和植酸锌浸出液中Q235钢的腐蚀特性。结果表明：制备的磷酸锌为非均匀大小的微米片状结构，厚度在0.5~1 μm之间，植酸锌为团聚状粉末状颗粒，粒径在2~5 μm之间；植酸锌在浸出2 h以后，溶液中植酸根含量达到饱和，对Q235钢的缓蚀效率约在90%，表现出良好的缓蚀性能。

关键词： Q235钢 ; 腐蚀 ; 植酸锌 ; 缓蚀性能

Abstract

The performance-based study on anticorrosive pigment is of significance to the development of new pigment for anticorrosive coatings. Zinc phosphate and zinc phytate were prepared from phosphoric acid, phytic acid and zinc chloride. Then the two pigments were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), thermogravimetry analysis (TG) and infrared spectroscopy (FT-IR). The solubility of zinc phosphate and zinc phytate in aqueous solution was analyzed by titration test. The corrosion characteristics of Q235 carbon steel in extracting solutions of zinc phosphate and zinc phytate were examined respectively by Tafel polarization method, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and immersion test. The results showed that the zinc phosphate presents micron-sheet like structure of non-uniform size with thickness in the range of 0.5-1 μm, and the zinc phytate was agglomeration particle with a particle size of 2-5 μm. While after extracting for 2 h, the content of zinc phytate was basically saturated, and it showed that zinc phytate had excellent inhibition effect, which could slow down the corrosion of Q235 steel with inhibition efficiency up to about 90%.

Keywords： Q235 steel ; corrosion ; zinc phytate ; inhibition performance

PDF (15703KB) 元数据多维度评价相关文章导出 EndNote| Ris| Bibtex 收藏本文

本文引用格式

周兰欣, 张丽萍, 汤燕, 陈柯宇, 周剑军, 师超, 邵亚薇, 刘光明. 植酸锌的制备及其对Q235钢腐蚀行为的影响. 中国腐蚀与防护学报[J], 2024, 44(2): 396-404 DOI:10.11902/1005.4537.2023.159

ZHOU Lanxin, ZHANG Liping, TANG Yan, CHEN Keyu, ZHOU Jianjun, SHI Chao, SHAO Yawei, LIU Guangming. Preparation of Zinc Phytate and Its Effect on Corrosion Behavior of Carbon Steel. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection[J], 2024, 44(2): 396-404 DOI:10.11902/1005.4537.2023.159

碳钢是近代工业、海洋工程和日常生活中最常用的材料之一。但是在湿度很高，含有复杂盐离子(尤其是存在Cl^-)的海水环境中，对碳钢的腐蚀影响较大^[1~3]。碳钢在海水中的腐蚀产物包括α-FeOOH和Fe₂O₃等，它们结构松散，极易脱落，锈层的不断脱落导致碳钢金属不断腐蚀^[4,5]。涂料防腐蚀技术以其防腐蚀效果显著、施工简单、成本低廉等特点而被广泛应用于海洋工程、海防设备中，防腐涂料费用占总防护手段费用的76%左右^[6]。

防护涂料往往通过涂料中添加防锈颜料来进一步提高涂料的防护性能，其中含铬酸根的缓蚀性防锈颜料作为高效防锈颜料而被沿用至今^[7~9]。但六价铬化合物在很多国家已被限制和禁止使用。因此，作为毒性铬酸盐的替代，环境友好型无毒的磷酸盐研究已成为目前研究的热点。其中磷酸盐防腐涂料以其突出的环保性和良好的普适性，而被广泛用于海洋工程、海防设备的腐蚀防护中^[10~12]。传统的磷酸锌颜料因为其溶解度低且活性不显著，其缓蚀性表现较差^[13,14]。因此，通过物理和化学改性制备改性磷酸锌颜料来进一步改善缓蚀性能，其中有机-无机复合磷酸锌颜料作为新一代磷酸锌颜料成为研究热点^[15~17]。

植酸是一种络合剂，能够和金属离子反应形成螯合物，化合物等，并且沉积在金属材料表面形成化学转化膜，从而提高金属的耐腐蚀性^[18,19]。植酸锌含有12个羟基和6个磷酸羧基，具有新一代有机-无机复合磷酸锌颜料的特性，但是关于植酸锌对碳钢腐蚀行为的研究较少。其中，王荣祥^[20]研究了不同植酸盐对环氧涂层防腐蚀性能的影响；王强等^[21]研究了植酸钠和植酸钾对16锰钢缓蚀性能的影响；李金都等^[22]研究了不同植酸盐浓度对锌锰电池缓蚀性能的影响。但是关于植酸盐对金属缓蚀行为的机理尚不清楚且鲜有报道，作为活性较低的传统磷酸锌防锈颜料的潜在替代颜料，研究植酸锌对碳钢腐蚀行为的影响及缓蚀机理对植酸锌颜料在涂料应用研究具有重要意义。

本文利用氯化锌和植酸通过溶液反应成功制备出微米颗粒状植酸锌。通过模拟海水环境，把植酸锌粉末溶解于3.5%(质量分数)NaCl溶液中制备植酸锌防锈盐浸出液，用于模拟防腐涂层与金属界面处的腐蚀环境。采用电化学测试、扫描电子显微镜(SEM)、浸泡实验方法，研究3.5%NaCl溶液中植酸锌对碳钢的腐蚀行为的影响，探究植酸锌对碳钢的缓蚀机理。

1 实验方法

实验所用材料为Q235钢，其成分(质量分数，%)为：C 0.12%~0.20%，Si ≤ 0.30%，Mn 0.30%~0.70%，S ≤ 0.045%，P ≤ 0.045%，Fe余量。试样尺寸为直径12 mm，高度15 mm，分别用400、800、1200和2000#砂纸打磨，然后用金刚石抛光剂进行抛光处理。

植酸锌(磷酸锌)的制备：称取质量份数为30%的植酸(磷酸)30.0 g，取11.0 g氯化锌溶于其中，在室温(20~30℃)下用集热式磁力搅拌器搅拌4 h使其溶解。缓慢滴加质量份数为20%的三乙醇胺溶液，至溶液呈中性后，去离子水过滤清洗3次，干燥得到白色粉末。

实验中取1.0 g植酸锌(或磷酸锌)粉末加入到500 mL的3.5%NaCl溶液中，300 r/min转速下搅拌1 h后过滤得到浸出1 h的植酸锌(或磷酸锌)浸出液。同样工艺下进一步制备2、4和8 h的浸出液。以二甲酚橙为指示剂，六次甲基四胺为缓冲液，采用已知浓度的EDTA滴定锌离子，以紫红色变黄色为滴定终点，确定不同浸出液中锌离子浓度，进而确定磷酸官能团(磷酸根)浓度。

以3.5%NaCl水溶液(无颜料浸出)为空白组，在25℃下采用CHI920D电化学工作站对Q235钢在不同浸出液中的腐蚀电化学行为进行测试。实验中采用三电极体系，工作电极为测试面积1.13 cm²的Q235钢电极，辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极。其中开路电位(OCP)测试时间为5 min，电化学阻抗测试范围为10⁴~10^-1 Hz，扰动电位为5 mV，极化曲线扫描速率为3 mV/s，测试范围为OCP ± 200 mV。将Q235钢试样浸泡在浸出时间分别为2、4和12 h的磷酸锌浸出液和浸出时间分别为1、2和4 h的植酸锌浸出液中，观察试样在2、8、24和48 h后的腐蚀程度，并拍照记录，分析不同浸出时间对Q235钢腐蚀行为的影响。

采用红外光谱(FTIR-850)在400~4000 cm^-1的范围内对植酸锌粉末的官能团进行分析；采用热重/差热综合热分析仪(Diamond TG/DTA)对植酸锌粉末的热稳定性进行测试；采用SEM(SU1510)对植酸锌粉末的基本形貌特征和Q235钢试样在不同浸出液中浸泡后的表面形貌进行表征。

2 结果与讨论

2.1 植酸锌的形貌、组成及热稳定性

图1为制备的磷酸锌与植酸锌表面形貌图。可以看出，制备的磷酸锌粉末在微观下呈薄片状，片径尺寸均为20 μm左右，厚度在1 μm厚左右。而植酸锌粉末呈颗粒状，颗粒粒径大小不一，尺寸在2 μm寸左右，呈团聚状态。

图1

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图1 磷酸锌和植酸锌的表面形貌

Fig.1 Surface morphologies of zinc phosphate (a) and zinc phytate (b)

实验中利用FT-IR对磷酸锌与植酸锌进行官能团结构分析，测试结果如图2所示。从右向左看，3432与3355 cm^-1处为O-H的伸缩振动峰，1614和1606 cm^-1处是由H-O-H化学键的伸缩振动而产生的吸收峰，表明制备的磷酸锌与植酸锌中均含有结晶水。在1200~940和640~630 cm^-1处的多个吸收峰为PO $_{4}^{3 -}$ 组群的弯曲和振动吸收峰^[23~25]。其中，植酸锌中2902 cm^-1处为C-H伸缩振动，1321~1484 cm^-1处是C-H变形振动峰^[26]，1270 cm^-1为C-O官能团的伸缩振动峰^[27]，均表现出植酸锌为典型的有机膦酸盐的特点。

图2

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图2 磷酸锌和植酸锌的FT-IR谱

Fig.2 FT-IR spectra of zinc phosphate and zinc phytate

图3为磷酸锌和植酸锌的TG曲线。磷酸锌分别在74.7~109.7、137.0~160.7和272.0~319.9℃存在3处明显的失重，当温度达到600℃时试样的总失重量达到了16%。理论上磷酸锌含有4个结晶水，在TG曲线74.7~109.7℃失去两个结晶水，在137.0~160.7和272.0~319.9℃分别失去一个结晶水，之后质量基本不变。植酸锌在50~101.7，101.7~230.5和230.5~351.9℃存在3处明显失重，此为植酸锌结合水的失重，但在351.9℃后植酸锌质量仍逐渐下降，这是由于高温下植酸锌中的有机官能团在不断进行分解，当温度达到600℃时试样的总失重量达到25%。

图3

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图3 磷酸锌和植酸锌的TG曲线

Fig.3 TGA curves of zinc phosphate and zinc phytate

2.2 植酸锌对Q235钢的腐蚀行为影响

2.2.1 磷酸官能团溶出速率测试

对不同浸出时间下的锌离子浓度进行滴定，进而计算磷酸官能团或磷酸根的含量，数据及计算结果如表1所示。随着搅拌时间的延长，磷酸锌浸出液中锌离子浓度不断增大，4和8 h内锌离子浓度分别为6.90 × 10^-5和6.92 × 10^-5 mol/L，说明磷酸锌在搅拌4 h后溶解度基本达到饱和，对应磷酸根浓度为4.6 × 10^-5 mol/L。相比于磷酸锌，植酸锌1 h内锌离子快速增加，2~8 h内缓慢增加，但无明显饱和迹象；其中，浸出2 h后锌离子浓度为7.69 × 10^-4 mol/L，对应磷酸根浓度为7.69 × 10^-4 mol/L，明显高于磷酸锌浸出8 h后饱和液中的磷酸根离子浓度。

表1 滴定数据及计算结果

Table 1 Data and calculation results of titration test

Extracting time / h	Concentration of Zn²⁺ / mol·L^-1		Concentration of PO $_{4}^{3 -}$ / mol·L^-1
Extracting time / h	Zinc phosphate	Zinc phytate	Zinc phosphate	Zinc phytate
1	5.42 × 10^-6	3.58 × 10^-4	3.61 × 10^-6	3.58 × 10^-4
2	1.23 × 10^-5	7.69 × 10^-4	8.20 × 10^-6	7.69 × 10^-4
4	6.90 × 10^-5	8.13 × 10^-4	4.60 × 10^-5	8.13 × 10^-4
8	6.92 × 10^-5	9.01 × 10^-4	4.61 × 10^-5	9.01 × 10^-4

新窗口打开| 下载CSV

2.2.2 电化学测试

Q235钢电极在不同时间磷酸锌和植酸锌浸出液中的OCP测试结果如图4。结果显示，Q235钢在空白对照组(Control group)中的OCP稳定在-0.73 V左右，在不同时间磷酸锌和植酸锌的浸出液中的OCP则分别稳定在-0.46~-0.56 V和-0.50~-0.56 V之间。两种浸出液中Q235钢的OCP正移，说明3.5%NaCl溶液中磷酸锌和植酸锌的溶出可以降低Q235钢的腐蚀倾向。

图4

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图4 Q235钢电极在不同时间磷酸锌和植酸锌浸出液中的开路电位

Fig.4 OCP of Q235 steel electrode in zinc phosphate (a) and zinc phytate (b) solutions extracted for different time

图5为Q235钢电极在磷酸锌和植酸锌浸出液中浸泡不同时间后的电化学阻抗谱测试结果。在8 h内磷酸锌及植酸锌电极表面状态稳定均匀，表现出一个时间常数，其等效电路如图6所示。其中，R_s是溶液的电阻，Q_dl是代表双电层电容的常相位元件；R_t是电荷转移电阻，其拟合参数见表2。

图5

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图5 Q235钢电极在不同时间磷酸锌和植酸锌浸出液中的电化学阻抗谱

Fig.5 Nyquist (a, c) and Bode (b, d) plots of Q235 steel electrode in zinc phosphate (a, b) and zinc phytate (c, d) solutions extracted for different time

图6

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图6 等效电路图

Fig.6 Equivalent circuit diagram

表2 Q235钢电极在不同浸出时间的磷酸锌和植酸锌溶液中EIS拟合结果

Table 2 Fitting results of EIS of Q235 steel in zinc phosphate and zinc phytate solutions extracted for different time

Extract	Extracting time / h	R_s / Ω·cm²	C_t / S·cm^-2·s ⁿ	n	R_t / Ω·cm²	η
Zinc phosphate	0	5.99	6.03 × 10^-4	0.81	196.91	/
	1	6.77	4.80 × 10^-4	0.61	389.84	49.49%
	2	7.47	3.30 × 10^-4	0.72	498.33	60.49%
	4	7.80	1.21 × 10^-4	0.67	526.72	62.62%
	8	7.78	2.57 × 10^-4	0.74	709.01	72.23%
Zinc phytate	0	5.991	6.03 × 10^-4	0.84	196.91	/
	1	6.375	2.30 × 10^-4	0.71	1082.00	81.80%
	2	6.246	2.69 × 10^-4	0.67	1942.82	89.87%
	4	6.078	3.83 × 10^-4	0.65	1920.91	89.98%
	8	8.233	3.10 × 10^-4	0.70	2122.30	90.72%

新窗口打开| 下载CSV

图5中空白组的低频阻抗|Z|_{0.1 Hz}模值在195 Ω·cm²左右，图5a和b显示Q235钢电极在不同时间磷酸锌浸出液的低频阻抗模值在350~600 Ω·cm²之间，明显高于空白对照组，说明3.5%NaCl中浸出磷酸锌可减缓Q235钢的腐蚀速率。图5c和d显示Q235钢电极在不同时间植酸锌浸出液的低频阻抗模值在1000~2100 Ω·cm²之间，明显高于空白组及磷酸锌实验组，说明3.5%NaCl中浸出植酸锌可明显减缓Q235钢的腐蚀速率。

拟合后结果显示空白组中Q235钢的双电层电容约为6.03 × 10^-4 S·cm^-2；磷酸锌浸出1~8 h后Q235钢的双电层电容约在4.80 × 10^-4~1.21 × 10^-4 S·cm^-2之间；植酸锌浸出1~8 h后Q235钢的双电层电容约在3.80~2.30 × 10^-4 S·cm^-2之间。浸出磷酸锌和植酸锌后的双电层电容低于空白组，说明其腐蚀倾向降低，与OCP结果一致。拟合后空白组中Q235钢的R_t约为196.91 Ω·cm^-2；磷酸锌浸出8 h后Q235钢的R_t约为709.01 Ω·cm^-2；植酸锌浸出8 h后Q235钢的R_t约为2122.30 Ω·cm^-2。浸出磷酸锌和植酸锌后的R_t明显高于空白组，说明磷酸锌及植酸锌浸出后腐蚀速率均降低。缓蚀效率的计算公式如下：

η = \frac{R_{t}^{'} - R_{t}^{}}{R_{t}^{'}}

(1)

式中， $R_{t}^{}$ 为空白组的电荷转移电阻， $R_{t}^{'}$ 为在浸出液中测得的电荷转移电阻。根据式(1)，可通过R_t计算相应的缓蚀效率，计算结果见表2。结果显示随着浸出时间延长，二者缓蚀效率均增加。其中，磷酸锌浸出8 h后，缓蚀效率达72.23%，此时的浸出液具有一定的缓蚀效果；植酸锌浸出2 h后，缓蚀效率达89.87%，此时的浸出液具有显著的缓蚀效果。

图7为Q235钢电极在磷酸锌和植酸锌不同时间浸出液中的Tafel曲线，对强极化区数据进行拟合，计算自腐蚀电流密度，拟合计算结果见表3，根据自腐蚀电流密度可以计算相应缓蚀效率(表3)，公式如下：

η = \frac{I_{c o r r}^{} - I_{c o r r}^{'}}{I_{c o r r}^{}}

(2)

式中， $I_{c o r r}^{}$ 为空白组溶液的自腐蚀电流密度， $I_{c o r r}^{'}$ 为在一定浸出时间溶液中的自腐蚀电流密度。由图7可见，对于空白组及磷酸锌浸出组，阴极Tafel斜率(阴极极化率)明显大于阳极Tafel斜率(阳极极化率)，可知磷酸锌浸出液中Q235钢腐蚀过程主要为阴极控制；对于植酸锌浸出组，阳极Tafel斜率与阴极Tafel斜率接近，说明此植酸锌浸出液中Q235钢腐蚀过程为混合控制。

图7

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图7 Q235钢电极在不同时间浸出液中的Tafel曲线

Fig.7 Tafel curves of Q235 steel electrode in zinc phosphate (a) and zinc phytate (b) solutions extracted for different time

表3 磷酸锌和植酸锌不同浸出时间下Tafel拟合结果

Table 3 Fitting results of Tafel curves of Q235 steel in zinc phosphate and zinc phytate solutions extracted for different time

Extract	Extracting time / h	E_corr / V	I_corr / A·cm^-2	η
Zinc phosphate	0	-0.740	5.50 × 10^-5	/
	1	-0.440	3.84 × 10^-5	30.18%
	2	-0.495	3.64 × 10^-5	33.82%
	4	-0.503	3.43 × 10^-5	37.63%
	8	-0.504	2.55 × 10^-5	53.63%
Zinc phytate	0	-0.740	5.50 × 10^-5	/
	1	-0.562	3.35 × 10^-6	93.91%
	2	-0.582	2.49 × 10^-6	95.47%
	4	-0.539	2.55 × 10^-6	95.36%
	8	-0.543	2.50 × 10^-6	95.45%

新窗口打开| 下载CSV

从表3拟合结果可知，磷酸锌浸出1 h后，其自腐蚀电流密度为3.84 × 10^-5 A·cm^-2，浸出8 h后为2.55 × 10^-5 A·cm^-2，其缓蚀效率从30%增大到约53%；植酸锌浸出1 h后，其自腐蚀电流密度为3.35 × 10^-6 A·cm^-2，浸出8 h后为2.55 × 10^-6 A·cm^-2，其缓蚀效率从93%缓慢增大到95%左右。这与阻抗谱结果相比具有一定差异性，但总体规律一致，表现为磷酸锌需要经过长时间(8 h)的浸出，才能够起到一定的缓蚀效果，而植酸锌经过2 h的浸出后，无论是阻抗谱结果或是极化曲线结果，其缓蚀效率都在90%左右。因此，相比磷酸锌，植酸锌具有快速溶解和高效缓蚀的特点。

2.2.3 浸泡实验

实验将Q235钢试样浸泡在不同溶出时间的磷酸锌和植酸锌溶液中，结果分别如图8和9所示。磷酸锌2、4和12 h浸出液中，Q235钢浸泡2 h后均已经开始发生轻微腐蚀，随着浸泡时间增长,腐蚀加剧，浸泡24 h时样品腐蚀严重；3种浸出时间腐蚀形貌无明显差别，说明即便是长时间的磷酸锌浸出液，也无法对Q235钢提供良好的缓蚀效果。植酸锌1、2和4 h浸出液中，1 h浸出液Q235钢在浸泡24 h后发生明显腐蚀，在2和4 h浸出液中，Q235钢在浸泡24 h后发生轻微腐蚀，48 h后腐蚀无进一步加剧，说明植酸锌浸出2 h后就可以对Q235钢腐蚀起到良好的抑制。

图8

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图8 Q235钢在不同时间磷酸锌浸出液中浸泡后的腐蚀形貌

Fig.8 Corrosion morphologies of Q235 steel after different time immersion in zinc phosphate solutions extracted for 2 h (a), 4 h (b) and 12 h (c)

图9

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图9 Q235钢在不同时间植酸锌浸出液中浸泡后的腐蚀形貌

Fig.9 Corrosion morphologies of Q235 steel after different time immersion in zinc phytate solutions extracted for 1 h (a), 2 h (b) and 4 h (c)

2.2.4 腐蚀微观形貌

Q235钢试样在12 h磷酸锌浸出液中浸泡24 h以及4 h植酸锌浸出液中浸泡48 h后的微观腐蚀形貌和能谱结果见图10及表4。

图10

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图10 Q235钢在不同浸出液中浸泡后的表面形貌

Fig.10 Surface morphologies of Q235 steel after 24 h immersion in zinc phosphate solution extracted for 12 h (a) and 48 h immersion in zinc phytate solution extracted for 4 h (b)

表4 Q235钢在磷酸锌和植酸锌浸出液中腐蚀后的表面能谱结果 (atomic fraction / %)

Table.4 EDS results of the surfaces of Q235 steel after immersion in zinc phosphate and zinc phytate extracting solutions

Element	Zinc phosphate	Zinc phytate
C	/	14.15
O	35.74	30.21
P	1.36	2.20
Fe	61.46	49.86
Zn	1.44	3.58

新窗口打开| 下载CSV

结果表明，磷酸锌浸出液中腐蚀24 h后，Q235钢表面腐蚀产物表现为疏松多孔结构，其腐蚀产物颗粒为冰晶针状和片状结构。植酸锌浸出液中腐蚀48 h后，Q235钢表面腐蚀产物均匀覆盖在基体表面，其腐蚀产物为膜层结构，随着浸泡时间的进一步延长，腐蚀产膜层部分区域发生破裂。因此，相比于磷酸锌，Q235钢在植酸锌中经过一定时间浸泡后可在基体表面形成一层比较致密的腐蚀产物膜层，从而可以进一步减缓Q235钢的腐蚀。能谱结果显示，磷酸锌腐蚀产物中Zn含量(原子分数，%)为1.44、P含量为1.36，来源于磷酸锌浸出液中的锌离子和磷酸根；植酸锌腐蚀产物膜中除了含有Zn(3.58)、P(2.20)外，还含有C(14.15)，来源于植酸锌浸出液中的锌离子和植酸根。

3 结论

(1) 制备的磷酸锌为厚度约1 μm的片状结构，植酸锌为粒径约2 μm的团聚状颗粒结构。

(2) 磷酸锌及植酸锌浸出后的缓蚀率都随浸泡时间的延长而增大，磷酸锌在浸出8 h后，缓蚀率约在50%~70%，缓蚀效率较差；植酸锌在浸出2 h后，缓蚀率在90%左右，表现出极强的缓蚀性能。

(3) Q235钢在磷酸锌浸出液中长时间浸泡无法形成致密的转化膜，在植酸锌浸出液中经过一定时间的浸泡，表面可以形成致密的沉淀膜，从而抑制Q235钢的进一步腐蚀。

参考文献

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

[1]

Yang

J H

. A study on mechano-chemical behavior of marine anti-corrosive coating/carbon steel system[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2017