电化学测试研究NaCl浓度及浸泡时间对Q235钢早期腐蚀影响

NaCl普遍存在于海水、污水、土壤、海风等各种腐蚀环境中，是影响钢材腐蚀的重要因素。因此，今天我们将采用电化学测试方法，在实验室条件下研究NaCl浓度和浸泡时间对Q235钢早期腐蚀行为的影响。

测试

1.仪器

PARSTAT 2273 电化学工作站。

2.样品

工作电极材料为Q235钢，其化学成分为wc0.18%、wSi0.12%、wMn0.40%、ws0.02%、wp0.04%，余量为Fe。样品尺寸为φ5mm圆盘样品。

结果与讨论

1. 氯化钠的影响

图1 Q235钢在不同浓度NaCl溶液中的开路电位曲线

从图1和表1可以看出：当NaCl质量分数低于3.5%时，自腐蚀电位（Ecorr）随着溶液中NaCl含量的增加而降低；当NaCl质量分数为4.5%时，Ecorr显着增加，达到- 0.47V。

图2 Q235钢在不同浓度NaCl溶液中的Tafel曲线

从图2可以看出，样品在5种溶液中均表现出活化溶解腐蚀行为。当氯化钠质量分数小于3.5%时，自腐蚀电位随着溶液中氯化钠含量的增加而降低，更容易发生腐蚀；当 NaCl 质量分数达到 4.5% 时，Ecorr 反而增大，腐蚀倾向减弱。

从表2可以看出，当NaCl质量分数为3.5%时，样品的腐蚀速率最大。当NaCl质量分数为4.5%时，腐蚀速率显着降低。

图 3 样品在五种 NaCl 溶液中的奈奎斯特图

在图3中，高频部分表现为容抗弧。容抗弧起点的横坐标代表腐蚀体系的溶液电阻。可以看出，5种溶液的溶液电阻值和变化都很小。

电容电弧的半径反映了电极表面的反应电阻。当NaCl浓度小于3.5%时，电容电弧半径逐渐减小，反应电阻也逐渐减小；当浓度为4.5%时，电容弧半径显着增大。大时，反应电阻增大。

图4 不同浓度NaCl溶液中拟合阻抗谱的等效电路图

采用ZSimpWin软件拟合各溶液浓度下的电化学阻抗。等效电路图如图4所示，各元件拟合结果如表3所示。其中Rs为溶液电阻，Q为恒定相角元件，Rt为电荷转移电阻。

从表3各组分的拟合数据可以看出，随着NaCl溶液浓度的增加，Rs逐渐减小；当NaCl浓度低于3.5%时，Rt逐渐降低，腐蚀速率增大。当浓度大于3.5 NaCl浓度为3.5%时，Rt增大，腐蚀速率降低；当NaCl浓度为3.5%时，Rt最小，腐蚀速率最大。

综合上述开路电位、塔菲尔曲线和电化学阻抗可以得出，Q235钢在3.5% NaCl溶液中最容易腐蚀，腐蚀速率最大，电极表面反应电阻最小。

2、浸泡时间的影响

图 5 Q235 在 3.5 wt% NaCl 溶液中随时间变化的塔菲尔曲线

从图5可以看出，样品在3.5% NaCl溶液中浸泡不同时间后的极化曲线形状基本相同，腐蚀过程相似。当浸泡24小时时，自腐蚀电位是最负的。

从表4可以看出，当样品在3.5% NaCl溶液中浸泡24 h时，腐蚀速率最大，然后随着浸泡时间的增加呈现上升趋势。

图6 样品在3.5% NaCl溶液中浸泡不同时间后的奈奎斯特图

从图6可以看出，浸泡不同时间后，样品在3.5% NaCl溶液中的腐蚀速率在浸泡时间为24 h时达到最大值。

对不同时间的电化学阻抗进行拟合，等效电路图如图4所示。各元件的拟合结果如表5所示。由表5可知，Rs随时间波动不大； 1 h时，Rt最大，腐蚀速率最小； 24 h时，Rt最小，腐蚀速率最大；从48 h到96 h，Rt值逐渐减小，腐蚀速率最大。比率增加。

综上所述

(1)试验条件下，当NaCl质量分数为3.5%时，最容易发生腐蚀，电极表面反应电阻最小，腐蚀速率最大；当氯化钠质量分数小于3.5%时，Ecorr随着氯化钠用量的增加而减小。 、rot腐蚀更容易发生； Rt逐渐减小，Jcorr随着NaCl用量的增加而增大，腐蚀加速；当NaCl质量分数为4.5%时，Ecorr增大，腐蚀趋势变小； Rt增大，Jcorr增大，腐蚀速率变大。

(2)Q235钢的腐蚀电流密度和表面反应电阻随时间波动； 24 h时，腐蚀体系的自腐蚀电位最负，自腐蚀电流密度最大，腐蚀最快。

(3)Q235钢试验结果随时间波动的主要原因是随着腐蚀反应的进行，腐蚀产物积累并粘附在电极表面，对基体有一定的保护作用；然而，腐蚀产物相对松散并保留在电极上。表面附着力小。当腐蚀产物稍有长大时，腐蚀产物就会在重力作用下从电极表面脱落，失去对基体的保护作用。此时，反应电阻下降，腐蚀速率增加。

选自：《腐蚀与防护》Vol.38 2017.11