混合控制下腐蚀过程的电化学动力学参数测定

通过恒电量脉冲技术测定Q235碳钢在天然海水中腐蚀过程的电化学动力学参数. 分别利用不同极化幅度的恒电量瞬态响应分析获得极化电阻和Tafel斜率, 进而计算腐蚀电流icorr. 并对比了恒电量方法和考虑扩散影响的稳态极化曲线方法的测量结果. 结果表明, 采用恒电量强极化积分算法(CPSI)获得的Tafel斜率与极化曲线方法有很好的相关性. 同时, CPSI测定的阴极Tafel斜率符合氧还原反应的理论Tafel斜率值. 因此, 采用恒电量瞬态响应测量大大减小了浓差极化的影响, 有利于快速测定电荷传递和扩散传质混合控制下腐蚀过程的电化学动力学参数.     

恒电量瞬态扰动测量Tafel斜率及数据积分处理

提出了一个三参数积分法拟合恒电量强极化数据以测定Tafel斜率的新方法.实验证明,恒电量瞬态扰动测量碳钢在酸溶液中的腐蚀,获得的Tafel斜率与消除了溶液电阻影响的Tafel外推结果有很好的一致性,说明恒电量法有效地消除了溶液电阻对该体系测量结果的影响,并且通过电化学和失重实验验证表明,这种快速测量可以获得准确的腐蚀速率.这种新的恒电量强极化积分算法相对微分法的优势体现在算法简捷和用于数值计算的数据具有较高的信噪比,因此能够提高测量精度.     

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.     

薄层缓蚀剂液膜对907A钢防蚀效果的电化学测量技术

本文研究饱和海水湿气环境中对 90 7A钢施加缓蚀剂的防蚀作用 ,利用恒电量技术等电化学方法对同材质的三电极大气腐蚀监测探头 (ACM )进行腐蚀测量 .结果表明 :利用电化学方法监测薄层缓蚀剂液膜的防蚀效果可以更清楚地获知缓蚀剂成膜的过程 ,并对薄层缓蚀剂液膜防蚀效果作出快速评价     

缓蚀剂对船用钢在潮湿大气中的防蚀研究

模拟 90 7A钢在海水的潮湿大气环境和表面覆有薄层缓蚀剂液膜状态下其腐蚀受抑制的情况 ,利用恒电量仪连接ACM控头 ,监测其腐蚀状态 ,结合电化学阻抗谱 (EIS)的测量 ,探讨 90 7A钢在薄层缓蚀剂液膜下的腐蚀受到抑制机理 .结果表明 :此时大气腐蚀反应已转变为阳极过程控制占优势 ,在浸润后期的EIS呈现出由腐蚀介质扩散和电化学放电混合控制特征 ,如果利用恒电量激励下的等效电路模型解析 ,则可以更清楚地获知薄层缓蚀剂液膜下金属表面膜层的信息     

pH/Cl-复合探针技术对钢筋混凝土电化学除氯的原位检测

采用恒电流法电化学除氯处理受氯离子污染的钢筋混凝土试样,并用pH/Cl^-复合探针原位检测电化学除氯过程钢筋混凝土不同位置孔隙液的氯离子含量与pH值分布,同时用线性极化曲线和交流阻抗谱图等电化学技术考察钢筋的腐蚀性能,探讨电化学除氯过程的混凝土微环境和钢筋腐蚀速率. 研究结果表明：在电化学除氯过程,混凝土孔隙液的氯离子浓度逐降,而pH值在初期略有升高,随之其pH值略降;电化学除氯施加的阴极电流,使钢筋处于阴极极化状态而得到保护;除氯停止（即退极化）后钢筋的腐蚀电位明显正移,腐蚀电流降低,极化电阻升高,表明电化学除氯能改善钢筋的腐蚀环境,降低钢筋的腐蚀速率.     

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.     

模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀的氯离子临界浓度测试

应用扫描微参比电极法,测量钢筋在模拟混凝土孔隙液中的表面微区电位分布;考察在一定pH值时氯离子浓度对溶液中钢筋腐蚀行为的影响。采用逐步逼近法,测试引起钢筋发生点腐蚀的氯离子临界浓度。当溶液pH为12.0时,可以观察到氯离子浓度变化引起钢筋点腐蚀的变化过程,从而确定氯离子浓度临界值为0.04~0.05 mol/L。     

模拟混凝土孔隙液中D-葡萄糖酸钠复合缓蚀剂对钢筋的阻锈作用

应用电化学技术, 结合扫描电子显微镜(SEM)观测, 研究D-葡萄糖酸钠、钼酸钠和硫脲三组分复合缓蚀剂对模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀行为的影响及其阻锈作用. 结果表明: 在含3.5% (w) NaCl的模拟混凝土孔隙液中, 复合缓蚀剂具有协同效应, 对钢筋有良好的阻锈作用. 当D-葡萄糖酸钠、钼酸钠和硫脲浓度分别为750、250和500 mg·L^-1时, 对钢筋的缓蚀效率可达到94.5%. 应用软硬酸碱(HSAB)理论分析缓蚀机理, 可认为三组分复合缓蚀剂在钢筋表面共同形成保护膜而阻止钢筋的腐蚀.     

干湿循环下混凝土中钢筋腐蚀的电化学检测

应用电化学噪声技术,结合电化学阻抗谱研究了干湿循环条件下3种不同pH值的3.5%NaCl溶液中混凝土钢筋的腐蚀过程.结果表明,钢筋的腐蚀分为3个阶段:钝化膜的溶解期、腐蚀活化期和腐蚀产物的累积期.在pH1的溶液中经过30个干湿循环后主要以均匀腐蚀为主,而对pH3和pH7溶液,则主要以点蚀为主,散粒噪声分析证实了混凝土中钢筋在强酸性溶液中更容易发生腐蚀.电化学阻抗谱分析也进一步说明了混凝土中钢筋的腐蚀经历了3个阶段:第1阶段Nyquist谱图中出现两个时间常数,高频区为混凝土层的容抗性质,低频区为钢筋与混凝土界面的电荷转移电阻;第2阶段,中频区增加一个时间常数,这与腐蚀产物的累积有关;第3阶段,随着腐蚀产物向混凝土中的扩散,中频区容抗弧有所减小,特别是pH1体系,中频弧几乎消失.SEM形貌表征观察到随着溶液酸度的增加钢筋表面的锈层明显增多.     

多个时间常数线性体系恒电量响应的频谱分析

从线性条件出发,利用拉普拉斯变换及其逆运算推导多个时间常数体系在恒电量激励条件下线性响应暂态方程,并推导出恒电量激励下Rs(C₁(R₁(C₂(R₂(C₃R₃)))))电路模型的极化电位响应式. 通过线性响应方程的理论验证以及与实际腐蚀体系的EIS进行对比,结果表明：对恒电量瞬态响应进行频谱分析,可以促进恒电量测量结果与EIS进行更加细致的对比验证. 对含有多时间常数的电极过程,利用阻抗拟合软件进行局部拟合,可以确定初始值的设置,以避免时域的曲线拟合时出现多种结果的局面,大大地提高了恒电量瞬态响应数据解析的准确性.     

一维阵列电极法研究钢筋在混凝土中的腐蚀行为

建立一维阵列微电极技术,通过对阵列电极腐蚀电位、极化曲线以及微电极之间宏电流的测量,研究在腐蚀环境作用下钢筋混凝土腐蚀过程中宏电池电流和微电池电流的形成、发展及其相互作用.结果表明,腐蚀发生早期,腐蚀宏电池和微电池在不同区域优先形成而且并存.随着腐蚀的发展,受氧扩散控制,在腐蚀宏电池区域出现微电池,而某些腐蚀微电池区域与阴极区耦合,也形成腐蚀宏电池.腐蚀宏电池与微电池电流大小最终趋于一致.     

Fabrication of IrO2 H+ Sensor and Its Application in the Measurement of pH at Steel/Concrete Interface

Corrosion of steel reinforcement is the most serious threat to the service life of modem reinforced concrete structure and the corrosion behavior of the steel reinforcement has a close dependence on the chemical environment at the steel/concrete interface. Among all the species which can affect the corrosion rate, H⁺ is of the greatest influence on the stability of the steel bars. However, the in-situ measurement of pH value at steel/concrete interface is still underway. In this paper fabrication of Ir oxide electrode which serves as the pH probe working at the steel/concrete interface was explored.     

Mathematical modeling of kinetic behavior of the hydrogen electrode in carbonate melts under non-steady-state conditions: An analysis of various reaction schemes

An extended analysis of the kinetic behavior exhibited by the hydrogen electrode in a molten carbonate electrolyte is performed by a method of mathematical modeling of relaxation processes as applied to chronoamperometric and coulostatic experiments. A set of differential equations with corresponding initial and boundary conditions, which fixes the balance of charge and substance at the electrode/electrolyte interface, is presented for several particular versions of reaction schemes and the method used for bringing the system out of equilibrium. Numerical calculations are performed and their results are compared with the experimental time dependences of the current and overvoltage obtained in chronoamperometric and coulostatic conditions, respectively. As a result, possible intervals of variations in the kinetic, adsorption, and transport parameters of the system are evaluated. The deviations of their values when using different investigation procedures and different electrode materials (gold, nickel) are discussed. To differentiate assorted reaction schemes as applied to a real electrode process of the anodic oxidation of hydrogen in a carbonate electrolyte it is necessary to expand the base of experimental material to be analyzed and the circle of procedures to be used for investigation.     

Evaluation of reinforcement corrosion rate in concrete structures by electrochemical noise measurements

Experimental results on the polarization resistance estimation in a three-electrode setup that consists of two carbon steel electrodes and the silver reference electrode are presented. The corrosion rate varies with the conditions changing inside the concrete structure due to its irregular wetting in an aqueous solution of NaCl. The change of polarization resistance of a single steel electrode can be identified by voltage and current electrochemical noise measurements. The observed change does not exceed the factor of a few times of the originally recognized value. The newly proposed method of electrochemical noise analysis for monitoring of swift corrosion rate changes is presented in detail. Published in Russian in Elektrokhimiya, 2006, Vol. 42, No. 5, pp. 611–616. The text was submitted by the authors in English.