氯离子侵蚀下钢筋在混凝土中腐蚀行为的EIS研究

应用电化学阻抗谱(EIS)和氯离子探针技术,研究在氯化物侵蚀作用下混凝土中钢筋的腐蚀行为.结果表明,钢筋混凝土体系的阻抗谱中包含两个时间常数,分别对应于界面的双电层和钢筋表面的混凝土保护层.自行研制的氯离子探针可连续、无损地测量钢筋/混凝土界面的氯离子浓度.根据腐蚀反应电阻Rct、Warburg阻抗等元件参数和界面氯离子浓度的变化,讨论了混凝土中钢筋腐蚀发生、发展各阶段界面化学环境及钢筋腐蚀参数的变化规律.

氯离子侵蚀下钢筋在混凝土中腐蚀行为的EIS研究

应用电化学阻抗谱(EIS)研究环境介质中氯离子对混凝土中钢筋腐蚀行为的影响.结果表明,在测量的频率范围内,钢筋混凝土体系的阻抗谱图包含两个时间常数,分别对应于界面的双电层和钢筋表面的混凝土保护层.其低频段的半圆有些压扁,表明界面双电层的充放电行为偏离理想电容器,可归因于钢筋表面的不均一性.在浸泡后期,低频段出现拖尾,同时电荷转移电阻Rct减小了近两个数量级,这是由于钢筋表面的钝化膜已经破裂,发生活性腐蚀,况且氯离子浓度的增大加速了腐蚀发展过程.讨论了混凝土中在钢筋腐蚀发生,发展的过程中,其腐蚀电位Ecorr以及等效电路中的Rct和Warburg阻抗等元件的变化特征.

原位STM研究钢筋在模拟混凝土孔溶液中腐蚀和缓蚀动态行为

应用STM原位观察在不同氯离子浓度和 pH值以及加入缓蚀剂前后的模拟混凝土孔溶液中的钢筋表面微观形貌 .在 pH =12 4 0的混凝土模拟孔溶液中 ,钢筋表面趋向均一 ,钝化膜的薄弱部分得到强化 ;在含 3 5 %NaCl,pH =10 4 0的混凝土模拟孔溶液中由于局部腐蚀的发生 ,可观察到不规则的沉积物的形成、生长 ;LD - 2型复合缓蚀剂能消除腐蚀活性 ,促使表面微观缺陷消亡 ,增加钝化膜的耐蚀能力 .研究结果说明 ,STM可在纳米尺度上观察表面形貌变化 ,可成为原位研究钢筋在模拟混凝土孔溶液中腐蚀和缓蚀的动态行为的重要手段 .

电化学改性不锈钢钝化膜的XPS/SERS研究

应用X射线光电子能谱 (XPS)和表面增强拉曼光谱 (SERS)考察 1 8 8不锈钢表面电化学改性钝化膜各层次的化学组成。XPS的结果表明电化学改性处理可使钝化膜老化。膜层中含大量的CrO3,但未检测到CrO2 4。在膜的各个层次均发生铬的富集 ,而在最外层铬的含量并非最大。表明在改性处理过程中 ,铬优先溶解 ,部分物种可进入溶液。铁在膜的外层存在Fe(Ⅱ )和Fe(Ⅲ )两种氧化态 ,同样有利于非晶态结构的形成。原位SERS测试的结果指明CrO 24 主要存在于膜的最表层 。

模拟混凝土孔溶液中钢筋电化学噪音测量及小波分析

电化学噪音(Electrochemical Noise,ECN)测量可用于在无电信号扰动条件下检测腐蚀体系的暂态行为,获得有关腐蚀类型和腐蚀速率的信息.小波分析不需要对ECN作稳态假设,并同时具有时间分辨和频率分辨的特点,在ECN信号处理中表现出一定的优势.本工作考察了氯离子对钢筋在模拟混凝土孔溶液中电化学噪音的影响,并采用离散小波变换(DWT)及能量分布图(EDP)分析ECN信号的时间～频率特征.结果表明,在含NaCl0.0001mol/L的饱和Ca(OH)2溶液中,时间常数为16～32s的暂态占优势;在Cl-浓度更高的溶液中,去钝化趋势为主导事件,表明钢筋在SPS溶液中活化/钝化的临界Cl-浓度介于10-4～10-3mol/L.

不锈钢钝化膜耐蚀性与半导体特性的关联研究

通过极化曲线、交流阻抗谱和钝化膜半导体特性等电化学测量,研究了经电化学阳极氧化处理的不锈钢钝化膜在0.5mol·L-1NaCl溶液中耐蚀性能与其半导体特性的关系,进一步探索电化学改性处理不锈钢钝化膜的耐蚀机理.结果表明,不锈钢钝化膜在负于平带电位范围表现为p型半导体,在高于平带电位范围表现为n型半导体,这主要与组成钝化膜的Fe和Cr氧化物半导体性质有关.与自然条件下形成的不锈钢钝化膜比较,发现经过电化学阳极氧化后不锈钢钝化膜具有较低的施主与受主浓度,平带电位负移,说明阴离子在钝化膜表面发生吸附.低的施主与受主浓度及钝化膜表面负电荷的增强,可有效排斥侵蚀性Cl-在钝化膜表面的特性吸附,有利于提高不锈钢的耐局部腐蚀性能.

钢筋混凝土结构中阴极保护技术的应用现状及研究进展

综述了电化学阴极保护在混凝土中钢筋防腐蚀的应用及其进展,着重评述了外加电流阴极保护法中阳极系统的应用现状及研究方向。

不锈钢钝化膜形成和破坏过程的原位ECSTM研究

利用电化学扫描隧道显微镜（ＥＣＳＴＭ），原位研究不同电位下不锈钢在 ０．５Ｍ Ｈ２ＳＯ４十 ０．０２Ｍ ＮａＣｌ溶液中表面形貌的动态行为，并讨论电位对不锈钢电化学阻抗谱（ＥＩＳ）的影响 结果表明：不锈钢在活化－钝化过渡区电位表面粗糙度最大；进入钝化区后，在钝化膜完整处，电位越高，表面粗糙度越小，钝化膜呈有序生长， 在钝化膜薄弱处．电位控制在０．２Ｖ时，钝化膜最为完整 在０．５Ｖ时，表面微点蚀坑开始萌生，电位为０．８Ｖ时，已有的微点蚀坑有所生长，不锈钢表面ＥＣＳＴＭ形貌与电化学阻抗谱测量呈对应关系：电位为 ０．２Ｖ时，表面钝化膜最为完整，阻抗最大；电位为 ０．５Ｖ时，在钝化膜薄弱处萌生点蚀坑，钝化膜阻抗有所下降；电位为０．８Ｖ时，钝化膜完整处得到明显的整平，阻抗相比０．５Ｖ时明显提高，但由于已萌生的微点蚀坑开始生长，阻抗相比 ０．２ Ｖ时仍有所降低。

Al合金表面Ce转化膜成膜机理研究

Ce转化膜作为一种Cr转化膜的理想替代品而日益受到人们的重视,但其成膜机理还不很清楚.本文应用自行研制的扫描微参比电极技术(SMRE),原位测量经CeCl3溶液处理的2024-T3Al合金表面微区电位分布,并结合X光电子能谱(XPS)和交流阻抗谱(EIS),对Ce转化膜的成膜机理进行探讨.结果表明,在CeCl3溶液中,Ce转化膜的形成过程是Ce3+和Cl-相互竞争的动态过程.当由Cl-的不均匀吸附引起的局部腐蚀使pH升高时,Ce(OH)3就会首先在局部位置发生沉积.阴极反应过程产生的H2O2可将Ce(OH)3部分氧化成CeO2.

IrO_2-pH微电极的研制及钢筋/混凝土界面pH的测量

采用电化学阳极氧化和高温碳酸盐氧化两种方法制备IrO2 - pH微电极 ,其特点是对氢离子响应快、线性范围宽、机械性能好、具有长期稳定性 .考察了该电极的 pH响应特性、化学成分、机械性能等 .结果表明 ,这种IrO2 -pH微电极适用于钢筋 /混凝土界面

扫描电化学微探针的发展及其在局部腐蚀研究中的应用

简要概述当前国内外具有空间分辨能力的扫描微探针技术及其在腐蚀研究中的应用,包括扫描微电极技术(SMET)、扫描电化学显微镜(SECM)、原子力显微镜(AFM)、扫描Kelvin探针技术(SKP)等,其中SMET、SECM、SKP及局部交流阻抗技术可直接测定腐蚀电极表面或界面电化学不均一性的分布图像,而原子力显微镜技术则是通过分子间作用力从纳米尺寸测量腐蚀过程表面形貌的变化.文中侧重介绍作者近年先后建立的具有微米空间分辨度的电化学微探针技术,并利用各种扫描探针技术研究金属/溶液界面电化学不均一性及其局部腐蚀过程.研究表明,空间分辨电化学方法的发展及应用,加深了人们对金属表面和金属/溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展及过程机理的认识.

Al2024-T3合金局部腐蚀的扫描微电极研究

应用扫描微电极技术和扫描电子显微镜技术研究Al2024-T3合金在NaCl溶液中开路状态下的局部腐蚀发生的早期过程.实验表明,当Al合金浸入NaCl溶液,其表面即刻发生局部微点腐蚀,这些微点腐蚀与合金表面第二相颗粒密切相关,Al合金表面第二相Al2CuMg颗粒可表现为三种不同的腐蚀行为.

阵列参比电极法研究316不锈钢焊缝腐蚀行为

应用自行建立的阵列参比电极技术,原位测量316不锈钢焊接样品在12%FeCl3溶液中腐蚀电位分布.同时借助电化学极化曲线、交流阻抗技术和扫描Kelvin探针对316不锈钢焊缝腐蚀进行跟踪检测.结果表明,经焊接的316不锈钢样品在12%FeCl3溶液中,最初时刻焊缝区发生优先腐蚀,而在母材区保持钝化状态;随着浸泡时间延长,焊缝区电位不断负移,局部腐蚀加剧,并达到最大值;浸泡45 min,母材局部位发生电位负移,并出现腐蚀.扫描Kelvin探针(SKP)和金相观察的结果表明,焊缝有较高的腐蚀敏感性;金属焊接过程材料组织和成分的变化是导致316不锈钢焊接样品发生局部腐蚀的主要原因.

若干无机缓蚀剂对混凝土中钢筋的阻锈作用

通过含 Na Cl介质溶液的浸泡实验 ,利用电化学检测技术 ,观测和比较了 Na NO2 等 8种无机缓蚀剂添加于混凝土中对钢筋的阻锈作用 .结果表明 ,在本实验条件下 ,Na NO2 等缓蚀剂对钢筋有明显的阻锈作用 .在 p H=9.5 0 ,含 10 %Na Cl的混凝土模拟液中 ,外加 Na NO2 后 ,混凝土中钢筋的腐蚀电位正移 ,腐蚀电流可下降至未加缓蚀剂的 1/ 6 .

敏化处理304不锈钢局部腐蚀行为的扫描微电极法研究

通过扫描微电极法研究敏化处理奥氏体不锈钢(304ss)的局部腐蚀行为,并结合传统电化学方法及光学显微镜进行测试观察.结果表明,在10%FeCl3溶液未敏化处理(304ss-NS)或550oC轻度敏化处理(304ss-S1)的不锈钢倾向于发生点腐蚀,而650oC(304ss-S2)或750oC(304ss-S3)深度敏化处理不锈钢则倾向于发生晶间腐蚀.

钢筋表面微区电位分布的原位测量

应用自行研制的扫描微参比电极联机测量系统,原位测量了钢筋在模拟混凝土孔隙液中表面微区电位分布.结果表明,钢筋在纯饱和Ca(OH)2溶液中处于钝态.当溶液的pH降低和外加Cl-时,钢筋表面微区电位分布即发生变化,电位差变大,钢筋表面随之发生点腐蚀.

扫描微电极法原位测量2024Al合金表面微区Cl^-浓度分布

应用自研制扫描微电极测量系统和扫描微Ag/AgCl复合电极 ,原位测量含Cl- 溶液中 ,2 0 2 4Al合金在其局部腐蚀发生发展过程中金属 /溶液界面微区Cl- 离子的浓度分布 ,考察金属 /溶液界面微区Cl- 浓度分布对Al合金表面局部腐蚀行为的影响 .结果表明 ,扫描Ag/AgCl探针可实时跟踪腐蚀过程中金属表面氯离子浓度分布的动态行为 .当 2 0 2 4Al合金浸渍于含Cl- 溶液中 ,Cl- 离子在Al合金 /溶液界面呈不均匀分布 ,Cl- 主要在第 2相颗粒和铝基交界区域发生优先吸附和累积 。

埋置式复合探针原位测定钢筋/混凝土界面氯离子和pH值

分别应用电化学阳极氧化法和高温碳酸盐法制备了Ag/AgCl电极和IrO2 pH电极,组成测定Cl-和pH值的复合探针,用于埋置于钢筋混凝土试样中,原位测定钢筋 /混凝土界面或混凝土中的Cl-和pH值。两种电极的电位分别对介质溶液中Cl-浓度的对数和pH值呈良好的线性关系。探针的稳定性好,可应用于定量检测试样中钢筋 /混凝土界面或混凝土内部的Cl-和pH值。

LD-2复合缓蚀剂对海水介质混凝土中钢筋阻锈作用研究

利用电化学检测技术和海水浸泡试验等方法 ,观测和研究了经筛选研制的LD_2复合缓蚀剂对海水介质中钢筋腐蚀电化学行为的影响 ,考察和评价了复合缓蚀剂对钢筋的阻锈作用 .结果表明 ,LD_2复合缓蚀剂主要起阳极型缓蚀剂作用 .在海水中加入 2 5 g·L- 1复合缓蚀剂后 ,钢筋的腐蚀电位提高约 0 .2 2 0V ,腐蚀电流降低至未加缓蚀剂的 1% ,缓蚀效率达 99% .钢筋混凝土试样在海水中浸泡 2年 ,表明混凝土中加入占水泥重量 1.0 %～ 2 .5 %LD_2复合缓蚀剂时 。

锌铋合金电极在溶胶电解液中的电化学行为

锌电极的自腐蚀速率,持续放电下的阳极溶解速率和电极钝化的难易程度是碱性电池性能的重要电化学参数.本文应用线性极化、恒流放电等电化学实验方法研究了电解液中添加Carbopol树脂以及电极中添加Bi对锌电极电化学行为的影响.并应用金相显微镜和环境扫描电子显微镜(ESEM)对锌电极和锌铋合金电极浸蚀及放电后的形貌进行了表征.结果表明:电解液中添加适量的Carbopol树脂可明显提高电极的极化电阻,显著降低电极的自腐蚀速率;阳极的溶解电位出现不同程度的正移,阳极过电位显著增大且大电流密度放电时较明显促进电极钝化.锌电极中添加一定量的Bi对改善电极表面氧化物膜的沉积形貌和电极表面固液界面的传质条件,减小电极的自腐蚀速率,抑制电极自腐蚀等方面具有显著作用.