扫描电化学显微镜原位观察碳钢涂层缺陷处的交流腐蚀行为

doi:10.11901/1005.3093.2019.571

材料研究学报

2020, Vol. 34

Issue (7): 545-553 DOI: 10.11901/1005.3093.2019.571

研究论文

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扫描电化学显微镜原位观察碳钢涂层缺陷处的交流腐蚀行为

公维炜¹, 杨丙坤²(

), 陈云², 郝文魁², 王晓芳², 陈浩¹

1.内蒙古电力科学研究院呼和浩特 010020
2.全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室北京 102211

In Situ SECM Observation of Corrosion Behavior of Carbon Steel at Defects of Epoxy Coating under AC Current Conditions

GONG Weiwei¹, YANG Bingkun²(

), CHEN Yun², HAO Wenkui², WANG Xiaofang², CHEN Hao¹

1.Inner Mongolia Power Research Institute, Hohhot 010020, China
2.State Key Laboratory of Advanced Transmission Technology, Global Energy Interconnection Research Institute, Beijing 102211, China

引用本文:

公维炜, 杨丙坤, 陈云, 郝文魁, 王晓芳, 陈浩. 扫描电化学显微镜原位观察碳钢涂层缺陷处的交流腐蚀行为[J]. 材料研究学报, 2020, 34(7): 545-553.
Weiwei GONG, Bingkun YANG, Yun CHEN, Wenkui HAO, Xiaofang WANG, Hao CHEN. In Situ SECM Observation of Corrosion Behavior of Carbon Steel at Defects of Epoxy Coating under AC Current Conditions[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2020, 34(7): 545-553.

全文: PDF(3368 KB) HTML

摘要:

将原位微区电化学与传统宏观电化学技术相结合，应用电化学扫描显微镜(SECM)技术和电化学阻抗谱技术并结合微观形貌分析，研究了碳钢涂层缺陷处在不同交流电流强度下的腐蚀行为。结果表明：SECM拓扑形貌直观反映了碳钢涂层缺陷处局部腐蚀过程中电化学活性点的变化。交流电流使涂层缺陷处腐蚀活性点的数量明显增多，且使表面腐蚀产物积累对腐蚀产生的抑制作用明显减弱；浸泡初期涂层缺陷处的腐蚀为电子转移控制过程，浸泡10 h后转为扩散控制过程；随着交流电流强度的增大和浸泡时间的延长涂层的剥离程度提高，点蚀坑的深度和宽度随之增大。

关键词 ：材料失效与保护, 原位, 碳钢, 腐蚀, 交流电流

Abstract：

The carbon steel corrosion behavior at defects of epoxy coating in the effect of different AC current densities was investigated by means of in situ micro-area electrochemistry and traditional macro-electrochemical techniques, namely electrochemical scanning microscopy (SECM) and electrochemical impedance spectroscopy techniques. SECM observation can directly reveal the change of electrochemical active points during the local corrosion process of carbon steel at coating defects. The results show that when AC current is present, the number of corrosion active points at the coating defects is significantly more than that in the absence of AC current, correspondingly, the inhibitory effect of the corrosion products is significantly weaker than that in the case without AC current. The corrosion at the coating defect at the initial stage of immersion is an electron transfer control process, and it is converted to a diffusion control process after soaking for 10 hours. With the increase of AC current intensity and immersion time the degree of coating peeling increases, and the depth and width of the pits increase.

Key words： materials failure and protection in situ carbon steel corrosion AC current

收稿日期: 2019-12-05

ZTFLH:

TG174.4

基金资助:内蒙古电力(集团)有限责任公司2019年科技计划(2019-102)

作者简介: 公维炜，男，1981年生，博士，高级工程师

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图1 SECM面扫描装置示意图

图2 在无交流电流情况下不同浸泡时间试样的SECM图像

图3 电流强度为50 A/m2、不同浸泡时间试样的SECM像

图4 电流强度为100 A/m2不同浸泡时间试样的SECM像

图5 电流强度为300 A/m2不同浸泡时间试样的SECM像

表1 不同交流电流强度和浸泡时间涂层缺陷处的最大阳极电流峰值

图6 不同交流电流强度和浸泡时间涂层缺陷处的探针扫描电流

图7 不同交流电流强度和浸泡时间涂层缺陷处的Nyquest图和Bode图

图8 涂层缺陷试样的电化学阻抗谱等效电路图

表2 各等效电路元件拟合结果

图9 不同交流电流强度和浸泡时间涂层缺陷处的Rp变化

表3 不同交流电流强度和浸泡时间涂层缺陷处的腐蚀坑深度

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