薄液层下金属腐蚀行为研究方法的进展

综述了近几十年来薄液层下金属腐蚀行为研究方法的进展，重点介绍了薄液层下金属腐蚀的电化学研究方法，尤其是大气腐蚀监测仪、微电极技术和Kelvin 探针参比电极技术在该领域的应用和主要优缺点.同时简要介绍了薄液层下金属腐蚀行为研究的关键实验技术，并展望了薄液层下金属腐蚀研究方法的发展趋势.     

Kelvin探针测量技术在电化学研究中的应用进展

    Kelvin探针测量技术被引入到腐蚀研究领域后,成为研究薄液膜和有机涂层下金属腐蚀的有力电化学工具和手段.Kelvin探针技术与原子力显微镜技术相结合产生出扫描Kelvin探针力显微镜,使Kelvin技术在材料研究和腐蚀领域得到了更好的应用.本文简述了Kelvin 探针技术的测量原理和装置,重点综述了近十年来该技术在电化学研究中的应用进展.     

大气腐蚀研究方法进展

综述了近几十年来国内外大气腐蚀研究方法的发展，重点介绍了大气腐蚀的加速试验方法、电化学研究方法和实时监测技术．湿热试验、盐雾试验、周期喷雾复合腐蚀试验、干湿周浸循环试验和多因子复合加速腐蚀试验是目前使用较多的加速试验，而多因子复合加速试验是模拟大气腐蚀加速试验方法以后发展的方向；发展了研究薄液膜的电化学测试技术，大气腐蚀监测电池ACM和Kelvin探头参比电极技术，极化和阻抗测量方法通常用于干湿交替加速试验中，也用于测试带锈试样在浸渍液中的电化学行为；原位动态实时监测技术的发展促进了从微观水平对材料大气腐蚀机理的研究工作的开展．最后提出了今后大气腐蚀研究方法的发展趋势．     

Kelvin探头参比电极技术在大气腐蚀研究中的应用

Kelvin探头参比电极技术是近年来大气腐蚀领域中最为活跃的研究方向之一．它能够不接触、无破坏的检测薄液膜甚至涂层下金属表面的腐蚀电位分布，文中介绍了该技术的发展历史、技术要点，着重讨论了该技术在研究金属表面有机涂层的剥离和薄液层下金属的腐蚀两方面的应用。     

薄层液膜下金属电化学腐蚀电池的设计

设计了一种研究金属在薄层液膜下电化学行为的三电极腐蚀电池.该电池在降低研究电极和参比电极之间IR的同时消除了参比电极中离子对薄层液膜的污染,并且易于操作.通过稳态极化曲线和交流阻抗技术研究了该电池在薄层液膜下和在大量电解质溶液中的电化学行为,证明了该电池适合研究金属在大气中的电化学腐蚀行为.     

NaCl薄液膜下不锈钢腐蚀行为研究

利用Kelvin探针参比电极技术和电化学阻抗方法研究了不锈钢在不同厚度NaCl薄液膜下的腐蚀行为.结果表明:在0.35%NaCl液膜厚度7～90 μm范围内,随着液层厚度的增大,不锈钢在薄液膜下腐蚀的氧扩散控制特征越显著,而且氧还原反应极限电流逐渐降低;3.5%NaCl薄液膜下阻抗测得的溶液电阻随着液膜增厚而首先迅速降低然后趋于平稳;在液层较厚时(425～120 μm)随着液层厚度的减小,腐蚀速度受氧扩散控制逐渐增大;液层厚度减薄至40～120 μm区间,由于阳极反应受抑制和阴极反应加速的共同影响腐蚀速度会出现极小值;液层厚度非常薄(20 μm以下)时由于电流分布不均匀抑制了氧还原,腐蚀速度很低.     

双电极碳钢体系在薄液膜初期干燥过程中的阻抗谱演化规律

采用电子天平和交流阻抗法在湿干变化环境中原位监测了碳钢双电极体系电化学阻抗谱，并研究了其大气腐蚀初期阻抗谱的演化规律.结果表明，薄液膜较厚时，可以利用简单的传输线模型对电化学阻抗谱进行最小二乘法拟合.薄液膜减薄至128 μm以下时，阻抗谱出现Warburg阻抗。当电极表面的薄液膜减薄至不连续时，在腐蚀初期表面没有腐蚀产物的条件下，两电极间的溶液电阻急剧增大，干燥后变为两电极间填充的绝缘材料的电阻.     

利用电化学方法研究纯镁在薄液膜下的腐蚀行为Ⅱ-薄液膜对纯镁腐蚀阳极过程的影响

利用电化学噪声研究了纯镁在不同厚度薄液膜下的腐蚀行为.结果表明:与本体溶液相比,薄液膜对纯镁腐蚀的阳极过程有使点蚀的孕育速度减缓作用的同时还有使点蚀生长的概率增加的作用;薄液膜下纯镁表面产生的亚稳态点蚀牛长成稳态点蚀的概率比本体溶液下的大.点蚀孕育速度比点蚀生长概率对阳极过程的影响更大;这导致r薄液膜下纯镁腐蚀的阳极过程减缓.     

用于大气环境的电化学传感器的腐蚀性能研究

构造了一种用于监测大气腐蚀的金属材料的电化学传感器,分别选用低合金钢和铜导电漆两种具有不同电位的金属材料,基于电偶腐蚀原理组成传感器的两个电极,两个电极之间以薄的有机硅绝缘膜相隔,传感器与大气薄液膜介质形成一个电化学腐蚀系统。在两个金属电极之间有液膜产成时,就会形成一个腐蚀电池,并产生电偶腐蚀电流,通过监测这种电偶电流以反映环境中材料的腐蚀状态。本文采用新型电化学传感器,同时借助电化学工作站和高精度电子天平,研究了绝缘膜厚度、液膜厚度、温度、相对湿度及阴阳极面积比等因素对电偶电流的影响规律,并证实了新型电化学传感器具有很高的灵敏度,可用于薄液膜下大气腐蚀的监测。     

醋酸钾型除冰液薄液膜厚度对飞机用4130钢腐蚀行为的影响

搭建了薄液膜腐蚀试验装置,使用膨体聚四氟乙烯(E-PTFE)防水透气膜准确控制了薄液膜厚度。利用电化学方法研究了质量分数为5%的醋酸钾型除冰液薄液膜厚度对飞机用4130基材钢腐蚀行为的影响。结果表明:该体系腐蚀过程主要受阴极氧扩散控制,薄液膜下腐蚀产物的溶解与扩散过程对腐蚀速率有较大影响;不同液膜厚度下腐蚀体系的阻抗谱均只有一个时间常数,且溶液电阻随液膜厚度增大而减小。当液膜厚度很薄(30μm左右)时,腐蚀速率很低;随液膜变厚,腐蚀速率先缓慢升高,然后迅速上升;在液膜厚度200μm左右达到极值,然后快速下降;当膜厚进一步增大,接近全浸状态,腐蚀速率又逐渐升高,并趋于稳定。     

Kelvin探头振动电容法技术在大气腐蚀中的应用

介绍了Kelvin探头振动电容法在腐蚀中的应用原理及试验装置,Kelvin探头(也称为振动电容法)技术应用到金属腐蚀的研究中,可以在不需与被测试样表面相接触的条件下,用Kelvin探针作参比电极,测量液膜下金属的腐蚀速率,电极电位及极化曲线.     

The initial stage of atmospheric corrosion on interstitial free steel investigated by in situ SPM

The initial stage of atmospheric corrosion on interstitial free steel was investigated by ab initio calculation and scanning probe microscopy under different operation modes. Water droplets are adsorbed preferentially on grain boundaries at 95% relative humidity due to their higher surface energy, which is confirmed by ab initio calculation. Atomic force microscopy observation indicates that corrosion preferentially occurs at grain boundaries after immersion under a thin film of NaCl electrolyte, because of the lower relative nobility of grain boundary, which is proved by scanning Kelvin probe force microscope. These results indicate that water adsorption is crucial for initializing atmospheric corrosion.     

Simulation atmosphärischer Korrosion durch dünne Elektrolytfilme

Simulation of atmospheric corrosion by thin films of electrolyte A method for investigation on atmospherical corrosion with the aid of thin electrolyte films is described, the special feature of this being the exact adjustability of the corrosion determining parameters. The investigations on the influence of pollutants showed that small additions of sodium chloride and sulphur dioxide into the water film cause two different types of corrosion of electrolytic copper: uniform growth of layer thickness and/or lateral surface growth of the corrosion products. In the initial phase the uniform growth of layer thickness on electrolytic copper depends on t² (t = time), later on proportional on t. The investigation of the corrosion in dependence on the thickness of electrolyte film showed new results regarding the transition of the bulk-electrolytical to thin film electrolyte corrosion (atmospheric corrosion). At electrolytic copper transition from uniform growth of layer thickness to lateral surface growth comes off, when reaching a film thickness of approx. 100 μm. The electrolyte was distilled water with an addition of 0,01%SO₂. The corrosion intensity of grey cast iron GG 25 under a film of pure water passes through a wide maximum of film thickness between 300 and 20 μm, with a weakly marked minimum on 100 μm, the corrosion intensity is decreasing at thinner films. It is herewith demonstrated that also under conditions excluding largely the convective oxygen transfer other corrosion types and -intensities show up when the films are only thin enough. The comparison of the effect of two vapour inhibitors, having been dissolved directly in the electrolyte films (dicyclohexyl-ammoniumnitrite and one usual in the trade of unknown composition) in different concentrations showed on grey cast iron GG 25 the superiority of the latter one.     

NaCl和CO2对Zn在薄液膜下腐蚀的协同作用

使用石英晶体微天平（ＱＣＭ：ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）为主要手段研究了在８５％ＲＨ（相对湿度）和ＮａＣｌ存在的条件下,金属Ｚｎ在不同ＣＯ２浓度下的大气腐蚀动力学,同时结合Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和扫描电镜（ＳＥＭ）研究了Ｚｎ在薄液膜下的大气腐蚀机理,并用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对腐蚀产物进行形貌分析,阐述了腐蚀产物的保护特征。实验结果表明,在薄液膜下,ＮａＣｌ的存在使金属     

硼酸对7050铝合金硼酸-硫酸阳极氧化膜结构及耐蚀性的影响(英文)

通过 AFM、交流阻抗谱及扫描 Kelvin 探针技术,研究硼酸对 7050 铝合金硼酸?硫酸阳极氧化膜结构及耐蚀性的影响。结果表明,在硼酸-硫酸阳极氧化体系中,硼酸不会改变氧化膜阻挡层的结构,但会显著影响氧化膜多孔层的结构形式,进而影响氧化膜的耐蚀性。在 0～8 g/L 的范围内,随着电解液中硼酸含量的增加,氧化膜的多孔层电阻增大,电容减小,表面势正移,孔径缩小,耐蚀性变好。在高于 8 g/L 时,随着硼酸含量的增加,氧化膜的孔隙变大,阻抗变小,电子逸出功降低,耐蚀性变差。     

Mechanism of the corrosion exfoliation of a polymer coating from a carbon steel

A mechanism of the atmospheric corrosion of a carbon steel under polymer (paint and varnish) coatings is studied. The potential distribution around an artificial coating defect was measured in situ with a scanning Kelvin probe (SKP). The potential gradient between the steel surface at the defect and under the coating determines the mechanism of the subfilm corrosion. Measuring the galvanic currents in a steel under coating-steel at defect model system revealed the spatial separation of partial electrochemical reactions. The separation was additionally confirmed by the elemental analysis of the metal surface upon removing the coating. The mechanism of corrosion exfoliation is shown to differ depending on the kind of rate, which determines the electrochemical reaction at the coating defect. In the presence of aqueous NaCl electrolyte, the defect acts as an anode, which results in the cathodic exfoliation of the coating. In the case of drier corrosion in an atmosphere at a humidity of 95%, the steel at a defect acts as a cathode with respect to the surrounding interface, which leads to the development of anodic zones around the defect.