腐蚀环境下锈层的成分及分类.docx

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1、腐蚀环境下锈层的成分及分类摘要伴随着经济技术的发展，对钢材的耐蚀性要求不断提高。在不同的环境下，碳钢的腐蚀速率都有不同的变化。在大气环境，海洋环境等不同的环境下，影响腐蚀的因素不同，生成的腐蚀产物也有不同的变化，内外锈层的成分也在改变。大气环境下内锈层的成分主要以α-FeOOH和Fe3O4为主，外锈层为γ-FeOOH。海洋环境下，腐蚀产物有Fe3O4、γ-Fe2O3、α-Fe2O3、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、FeOCl、GR*(1)。1前言随着经济技术的发展，钢材被大量的应用于生活，工业中，但由于钢材在环境中的腐蚀，造成大量的损失，每年在大气环境下，有大量的材料遭到

2、破坏。根据《2009年中国海洋经济统计公报》，2009年我国海洋生产总值31964亿元，腐蚀损失占生产总值5%计算，那么每年海洋损失达到1.598亿元。实际损失量远远大于这个数值。许多人对于碳钢腐蚀进行研究，此次对各种环境下的锈层成分成分进行总结。2大气腐蚀产物对于腐蚀初期过程的锈层演化研究表明：碳钢的锈层的常见成分含有Fe2O3、α-FeOOH、γ-FeOOH、非晶的FeOOH和Fe3O4。铁锈的发展是一个极其复杂的过程，在最初的阶段内可以形成绿锈，即铁的二价氧化物，三价氧化物，和氢氧化物的混合物，但此阶段锈层极不稳定，随着腐蚀的进行，锈层的主要成分转化为γ-FeOOH和非晶FeOOH

3、，同时有少量的α-FeOOH生成，从而形成早期稳定的锈层结构。据有些学者证实[]，在长期的大气暴晒过程中，金属材料的内外锈层组成会发生变化，内锈层会更加致密，主要由α-FeOOH组成(此前的主要成分为非晶的FeOOH),外锈层疏松，主要为γ-FeOOH组成。OhSJ等人通过对放置在乡村大气，海滨大气，环境下环境下长达16年之久的6种碳钢表面形成的锈层进行研究发现，所有碳钢表面的锈层都分为内外两层，内层主要有α-FeOOH和Fe3O4。外层则为γ-FeOOH和少量的α-FeOOH。汪轩义根据我国自然环境大气腐蚀网站多年积累的数据，包括气象因素，环境因素以及材料的腐蚀参数进行等运用统计和回归

4、等数学方法，反应了大气环境对材料腐蚀的综合评价因子。王振尧通过对A3钢和10CrNiCuP进行大气腐蚀发现腐蚀过程中腐蚀产物为α-FeOOH、Fe3O4、γ-FeOOH和Fe2O3。在腐蚀进行的各个阶段他们的成分基本不变，但在腐蚀过程中，含量不断的发生改变。疏松多孔的γ-FeOOH向稳定的α-FeOOH转变。张琳，王振尧等通过对3.5%的NaCl的腐蚀加速实验中发现Q235的腐蚀产物主要为α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe3O4、β-FeOOH。耐候钢的主要成分主要为α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe3O4，认为耐候钢中含有的合金元素对β-FeOOH的生成有阻碍作用。但整体来耐候钢相

5、比于Q235钢材优势不明显，不适合于海洋大气环境。3.海洋环境腐蚀产物海洋环境中腐蚀最为严重的区域是浪花飞溅区。浪花飞溅区位于海气交界面上，经常处于潮湿多氧的状态，还有较强而频繁的海浪冲击，钢结构在浪花飞溅区处于干湿交替的状态，在加上高含氧量，海浪冲击，供氧充足，日照充足，温度上升这些因素，导致钢结构在浪花飞溅区的腐蚀最为严重。钢结构在浪花飞溅区平均腐蚀速率为0.3～0.5mm/a，同一种钢材在浪花飞溅区腐蚀速率比其他地区要高出10倍左右。陈俊明通过穆森堡尔谱实验发现，α-FeOOH为浪溅区的主要成分，侯保荣通过模拟浪溅区干湿交替的过程发现，浪溅区的腐蚀速度大于海水中的是由于自身氧化剂的

6、作用而使阴极电流变大，表面锈层在湿润过程中作为一种强氧化剂存在。也就是说在锈层中发生了由二价铁离子向三价转变的还原反应，另一方面在干燥过程中由于空气氧化，锈层中的Fe2+向Fe3+转变，锈层中Fe3O4含量较多。同时含有不同量的α-FeOOH、γ-FeOOH、和β-FeOOH。锈层中的FeOOH的还原反应是一种不可逆反应，FeOOH的还原产物Fe3O4在溶液中不能被氧化为FeOOH，但是在空气中Fe3O4可以被氧化为FeOOH，在干燥大气中生成的FeOOH和在水溶液中生成的锈层FeOOH的电化学活性活性有很大的不同。也可以认为在内锈层的FeOOH相和外锈层的Fe3O4相导电活性不同，在浪

7、花飞溅区生成导电性好的Fe3O4，内锈层的导电性好，使外锈层的FeOOH更易被还原，从而表现出海洋浪花飞溅区的不同。朱相荣通过比较脱氧和未脱氧环境下带锈诗试片的极化曲线发现，锈层不具备保护作用，是浪溅区腐蚀严重的原因，李彦涛通过挂片试验发现，对腐蚀产物进行测试发现，β-FeOOH为主要腐蚀产物，同时还有α-FeOOH和Fe3O4的存在。朱相荣认为，由于Fe3O4有很强的导电性，有利于电化学反应的进行，在干湿交替的过程中，锈层产生裂纹