耐候钢锈层的稳定化处理及锈层的生长机制EI北大核心CSCD

开发一种新型耐候钢表面锈层稳定化处理剂,促进锈层的快速生长和稳定。以Q420NH耐候钢为基材,水性丙烯酸树脂为成膜物,加入两类添加剂——稳定剂(钼酸钠、磷酸钾、硝酸钠)和羟基氧化铁,制备出稳定化处理剂,涂刷于耐候钢的表面,在盐雾环境中研究锈层的生成过程。结果表明,水性丙烯酸树脂具有一定的氧气和水渗透性,适合作为稳定化处理的成膜物。在90 d的盐雾试验中,锈层厚度随盐雾时间的增长而不断增加,并且稳定化处理后试样的锈层厚度大于裸钢的锈层厚度。XRD结果显示,稳定化处理不改变耐候钢锈层的成分,Q420NH裸钢和稳定化处理的耐候钢的锈层均主要由Fe_(3)O_(4)、γ-FeOOH、α-FeOOH、β-FeOOH组成。SEM和截面Raman光谱结果表明,稳定化处理的试样锈层中保护性的α-FeOOH相分布更加广泛。EDS结果证明Cr、Cu合金元素在锈层中富集,电化学阻抗谱说明稳定化处理后的试样具有更佳的耐腐蚀性能。稳定化处理技术促进了耐候钢表面保护性锈层的生长,缩短了稳定化进程,提高了锈层的保护性能。     

耐候钢表面锈层稳定化研究现状

耐候钢表面形成的致密保护性锈层使其具有良好的抗大气腐蚀性能,经锈层稳定化处理后再使用是耐候钢最具有现实意义的使用方式。耐候钢表面锈层的组织结构、形成机理及过程、保护机理的研究,对于锈层稳定化处理技术和处理剂的开发具有基础性作用。首先,全面综述了近年来耐候钢表面锈层的研究进展,耐候钢经过基体铁的溶解、锈的还原、锈的再氧化等过程,形成了以Fe3O4、α-FeOOH、无定形的羟基氧化物（FeOx(OH), x=0~1）为主的连续致密内锈层,以β-FeOOH、γ-FeOOH为主的疏松多孔外锈层,内外锈层构成了耐候钢表面锈层。相较于普碳钢,耐候钢表面锈层具有连续致密、阳极钝化、离子选择性等特性,使得耐候钢具有良好的抗大气腐蚀性能。然后,归纳了目前国内外主要的锈层稳定化处理方法及其优缺点,主要有氧化物涂膜处理、氧化铁-磷酸盐系处理、喷丸+高温氧化处理等方法,但存在应用范围狭窄、有污染等问题。最后,基于合金元素在耐候钢中的作用提出了锈层稳定化处理剂组分的设计思路,并从应用范围、绿色环保、缩短稳定化周期等提出了耐候钢表面锈层稳定化处理剂研究的进一步建议。     

耐候钢表面锈层及其稳定化处理现状与发展趋势

综述了耐候钢表面稳定化锈层的形成、组成及其结构,并讨论了影响耐候钢表面锈层稳定化的因素;介绍了主要的锈层稳定化处理技术;同时,指出了耐候钢表面锈层稳定化技术的研究出发点,并对该技术的发展趋势进行了展望。     

耐候钢锈层稳定化处理技术及其评价方法

概述了国内外有关加速耐候钢稳定化锈层形成过程的表面处理技术及其评价方法,着重阐述了耐候钢锈层稳定化处理技术的有机-无机复合膜技术,并展望了这一方面国内外的发展趋势。     

耐候钢的腐蚀及表面稳定化处理技术

介绍了耐大气腐蚀用钢（耐候钢）表面稳定化锈层的结构、组成和形成机理，耐候钢的使用方式及存在的问题，较全面地阐述了国内外有关加速耐候钢稳定化锈层形成过程的表面处理技术及原理。     

耐候钢表面锈层稳定化处理用新型涂层研究

针对耐候钢裸露使用时出现的锈层稳定化时间过长及早期锈液流挂和飞散的问题，提出了Zn—Ca系磷化 丙烯酸树脂—SiO2复合膜新型耐候钢表面锈层稳定化处理技术．采用干湿周浸实验研究了该复合膜耐候钢试样的腐蚀行为和耐大气腐蚀性能．得出了能有效避免锈液流挂、促进耐候钢表面锈层稳定化的最佳复合膜处理工艺，即Zn—Ca磷化 B—13Si(120℃)复合膜处理．并从理论上探讨了该复合膜提高耐候钢抗大气腐蚀性能、促进表面锈层稳定化的作用机理和模型。     

耐候钢表面锈层稳定化处理技术研究

目的解决耐候钢裸露使用初期锈液流失导致污染环境的问题。方法制备了耐候钢表面锈层稳定化处理溶液。通过周期浸润循环腐蚀试验、锈层微观分析和电化学测试等方法,研究了在模拟工业大气环境下,表面处理溶液对耐候钢锈层结构及耐腐蚀性能的影响。结果表面处理后,耐候钢的开路电位由处理前的-0.395 V降低到-0.475 V,表面快速生成一层连续致密的氧化层。加速腐蚀16 d后,耐候钢的腐蚀速率由未处理时的0.209 mg/(cm^2·d)降低到表面处理后的0.106 mg/(cm^2·d),降低了约49%;锈层的自腐蚀电位由未处理的-0.216 V提高到处理后的-0.073 V,提高了约66%,自腐蚀电流密度由未处理时的7.41μA/cm^2降低到1.58μA/cm^2,降低了约79%。随着腐蚀时间从1 d延长至16 d,处理后的耐候钢锈层中α-FeOOH的质量分数由2.96%增加到4.46%,增加了51%,γ-FeOOH的质量分数由2.06%降低到1.65%。表面处理后的耐候钢锈层中,Cu和Cr元素在锈层与基体结合处和锈层内部发生富集。结论处理溶液降低了耐候钢表面的开路电位,可使耐候钢快速生成致密且连续的锈层,锈层中Cu、Cr元素富集促进了γ-FeOOH向α-FeOOH的转化,提高了锈层电化学保护性能,降低了后期腐蚀速率,缩短了稳定化进程。     

耐候钢新型表面锈层稳定剂处理及其耐3.5％NaCl溶液周浸腐蚀性能

目的解决耐候钢裸露使用初期锈液流挂与飞散的问题。方法制备了新型耐候钢表面锈层稳定剂,通过周期浸润循环腐蚀试验、锈层微观分析和电化学测试等方法研究了在模拟海洋大气环境下,锈层稳定剂对耐候钢锈层结构及耐腐蚀性能的影响。结果表面锈层稳定化处理后,耐候钢表面生成的锈层区分为致密且连续的内锈层和外锈层。室内加速腐蚀168 h后,耐候钢的失重腐蚀速率由未处理的5.71 g/(m~2×h)降低到表面处理后的3.31 g/(m~2×h),失重腐蚀速率降低了约42%。耐候钢的锈层电阻由未处理的96?·cm~2提高到表面处理后的167.7?·cm~2,锈层电阻提高了约75%。表面处理后的耐候钢锈层中,Cr元素以α-(Fe_(1-x)Cr_x)OOH的形式存在于基体与锈层的界面处,Cr元素在内锈层与基体结合处发生聚集。结论新型锈层稳定剂可以明显改善耐候钢锈层结构,细化锈层晶粒,阻碍Cl~-的渗透,有助于耐候钢表面快速生成致密、连续且稳定的保护性锈层。     

耐候钢表面锈层稳定化过程研究

通过大气暴露腐蚀试验对比分析了碳钢和耐候钢的腐蚀情况 ,并对试片表面腐蚀产物进行了XRD和EPMA分析 ,研究了耐候钢表面锈层的稳定化过程。     

耐候钢锈层的稳定化处理及锈层形成

针对裸耐候钢保护性锈层生成时间较长及环境污染等问题,提出了一种含有合金元素的锈层稳定化处理剂,并采用喷淋的方式对耐候钢表面进行预处理。通过干湿交替腐蚀实验(CCT),对比了裸钢试样和预处理试样在模拟工业大气环境下的腐蚀规律。采用增重法评价了试样的耐蚀性;采用XRD分析了试样表面锈层的物相组成;采用SEM、电化学阻抗法(EIS)和吸水-脱水实验对锈层的致密性进行了表征和分析。结果表明,预处理试样的耐蚀性能优于裸钢试样;耐候钢经该处理剂处理后不改变耐候钢表面的腐蚀产物类型,但能够促进腐蚀产物中α-FeOOH相的生成;且经处理后耐候钢表面锈层的裂纹、孔洞等缺陷减少,致密性提高。     

耐候钢表面预处理对其腐蚀行为的影响

通过向带锈耐候钢表面喷淋锈层稳定化剂进行预处理,使锈层表面形成了一层化学转化层,并进而研究了其对耐候钢继续腐蚀行为的影响。利用干湿循环交替腐蚀(CCT)、增重实验、场发射扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)和电化学工作站等实验手段对经过预处理及未处理样品进行对比测试。结果表明:该转化层对腐蚀性离子Cl-有显著的拦截效应,并导致样品在腐蚀过程中增重减缓;预处理不改变腐蚀产物的类型,但会造成锈层内非晶相比例上升并使锈层颗粒更加细小;转化层的短期效应与长期影响不同,转化层的存在总体上有利于加速锈层稳定化。     

表面涂层改性技术在提高耐候钢抗海洋性大气腐蚀中的应用

表面涂层改性处理的耐候钢挂片在2年的海洋性大气环境下暴晒,其腐蚀率是原耐候钢挂片腐蚀率的1／6。采用偏光、红外吸收、X射线衍射及EPAM对挂片锈层结构和组成进行了分析,发现碳钢、耐候钢表面锈层主要由γ-FeOOH、α-FeOOH及Fe3O4组成。α-FeOOH趋向在钢铁表面分布。改性涂层处理可以加速耐候钢表面生成保护性致密锈层,该锈层中富集有大量Cr,而碳钢挂片、裸露耐候钢挂片、涂层耐候钢挂片表面疏松锈层中没有Cr的富集。     

Q235和09CuPCrNi-A钢在两种不同大气环境中腐蚀早期锈层演化研究

通过SEM、电化学方法以及XRD半定量分析方法,对在城市大气(武汉站)和工业大气(石化站)中曝晒早期的Q235碳钢和耐候钢锈层初期演化机制进行研究。与Q235碳钢相比,耐候钢在条件恶劣石化环境中更快体现耐候性,而在武汉站暴晒初期耐候钢腐蚀速率较Q235碳钢快。在含S高的石化环境,对于α-Fe OOH形成有一定催化作用。另外发现锈层初期的氧化还原反应分为两个阶段。第一个阶段锈层还原产物的氧化较快,而第二个阶段,还原产物Fe3O4积累,氧化过程受阻,并且锈层整体电化学活性有所升高。     

一种Cr系耐候钢表面锈层稳定剂的研发

以硫酸铬作为促进剂,以聚乙烯醇缩丁醛酯作为成膜剂,制备了一种耐候钢表面锈层稳定剂。通过周期浸润腐蚀试验和电化学测试,研究了该稳定剂对耐候钢表面锈层结构、成分和耐蚀性的影响。结果表明：锈层稳定剂可避免锈液流挂现象,降低耐候钢的腐蚀速率,促使Cr元素在内锈层与基体结合处发生聚集,细化锈层晶粒,增大了锈层电阻,提高了耐候钢的耐蚀性。     

耐候钢人工促进保护性锈层处理技术

近年来 ,桥梁等钢结构物以减少维修和降低成本为目的 ,已经重视使用耐候性钢材。但是 ,耐候性钢材存在问题是在裸体使用有锈蚀流淌而污染环境 ,并且在海滨地带也被腐蚀。为解决存在问题 ,日本川崎制铁公司等已开发出海滨地带用耐候性钢和新锈层稳定化处理技术。此次 ,该公司开发出环保型无铬促进形成新锈层处理技术 ,其基本原理是由微细Ｆｅ锈和钼酸为基本原料 ,微细Ｆｅ锈在腐蚀环境下形成锈核则助长其保护性锈层的形成 ,钼酸分散在锈层中以抑制Ｃｌ-离子穿透。试验方法是在以前用ＳＭＡ490耐候钢表面上经喷丸清洗后 ,喷涂微细Ｆｅ锈和丁醛…     

耐候钢锈层研究进展

综述了近年来关于耐候钢锈层的组成、形成机理及影响因素的研究进展;介绍了耐候钢锈层的保护机理.同时,对耐候钢锈层的研究方向作了展望.     

低合金耐候钢在含氯离子环境中的耐腐蚀性能

从钢基体和带锈层钢试样两方面研究了碳钢、Cor-Ten钢和贝氏体耐候钢在含氯离子环境中耐腐蚀性能.钢基体的极化曲线和电化学阻抗谱分析结果是贝氏体耐候钢具有最小腐蚀电流和最高极化电阻,表明细晶组织的贝氏体耐候钢基体耐蚀性能优于其它两种钢.X射线衍射分析结果是三种钢锈层的相组成是相近的,但带锈试样的电化学阻抗谱结果显示贝氏体耐候钢锈层的阻碍氯离子透过能力高于其它两种钢锈层.在整个加速腐蚀实验中贝氏体耐候钢失重始终最小,带锈层的贝氏体耐候钢的耐腐蚀性能也优于其它两种钢.     

Sn对耐候钢高湿热海洋大气环境下耐蚀性能的影响

采用周浸腐蚀试验机、扫描电镜（SEM）、电化学工作站等,研究了含锡耐候钢和传统耐候钢在模拟高湿热海洋大气环境中的腐蚀行为规律,探讨了Sn元素对传统耐候钢耐高湿热海洋大气腐蚀性能的影响。结果表明：锡元素加入耐候钢中可以降低腐蚀速率,让锈层更均匀地生成,提高锈层的自腐蚀电位,降低锈层自腐蚀电流密度,对耐候钢阳极溶解起抑制作用,同时使锈层电阻Rr及与基体结合处的反应电阻Rt升高,增强锈层对钢基体的保护,有利于耐候钢耐海洋大气腐蚀性能的提升。     

海洋环境中铁锈的研究进展

前言铁锈的形成是一个很复杂的过程,它与锈的热力学、锈结构、电化学、络合化学、动力学、表面化学以及胶体化学甚至生物化学有关。人们为了揭示钢铁材料在海洋环境中的腐蚀机理,对锈层的成分、结构及其生成机制进行了长期的研究。随着科技的发展,人们将逐渐揭示出铁锈的形成机制与腐蚀的关系,将为研制紧密稳定锈层的耐候钢以及控制海水中钢铁锈层的稳定化开辟途径。本文简要阐述钢铁材料在海洋大气,海洋飞溅带及海水中锈层方面近年来的研究进展。l、钢铁材料大气腐蚀锈层的研究进展铁锈的研究与钢铁腐蚀科学的发展密切相关,在早期的…     

锈层离子选择性对耐候钢抗海洋性大气腐蚀性能的影响

为阐明耐钢表面稳定锈层的抗大气腐蚀机制,研究了人工制备锈蚀层的离子选择性,实验结果表明,在海洋大气中腐蚀4a的耐候钢表面的锈钢产生了分层现象,其内锈层具有较好的阳离子选择性能,阻碍了Cl^-的进入,合金元素在钢腐蚀过程中的重新分配提高了锈层和近界面基体中合金元素的含量。保证了该耐候钢在近海大气中具有较好的抗大气腐蚀性能。