锌在ＳＯ_２污染环境中的腐蚀规律王振尧，郑逸苹，刘寿荣（中国科学院金属腐蚀与防护研究所沈 阳１１００１５）１前言在我国西南地区，由于地理环境的影响，酸沉降日趋严重．含硫煤燃烧所 排放的ＳＯ２造成雨水酸化，酸沉降引起的腐蚀问题受到人们关注．因此，在该地区进行材料的腐 蚀研究具有重要的现实意义．ＳＯ。在高湿条件下对大多数金属和合金有强烈的加速腐蚀作用［１ ］．Ｓｈｅｒｒｙ等［２－４］就高湿条件下低浓度ＳＯ２对锌腐蚀的影响进行了系统研究．考虑 模拟工业大气加速腐蚀试验方法中，很多采用高湿高ＳＯ。浓度条件问，因此，本文探讨锌在ＳＯ 。污染严重的贵阳地区和高温高浓度ＳＯＺ加速试验条件下的腐蚀规律．２实验方法２．１现场暴 晒试验选择由ＳＯ。污染引起的典型酸雨地区贵阳和气候条件相似的无酸雨地区会同设置暴晒站， 采用敞开和遮蔽两种暴露方式．按ＩＳＯ－４５４２标准投放试样．２．２加速腐蚀试验利用ＧＳ －３Ｃ型气体腐蚀试验机进行１２０小时的连续试验，试验参数见表互．采用动电位扫描法测定极 化曲线，扫描速度为ｌｍＶ／ｓｅｅ．２．３试样的制备和腐蚀失重测定材料为ＺｎＺ板材，主要 杂质含量见表２，样品尺寸为１００ｘ５０ｘ２。ｎｌ，夕）５００＃砂纸水磨至光亮，蒸馏水冲 洗，丙酮除油，干燥，称重精确到０．互毫克．每组取三块试样测定腐蚀失重值．用１５％氨水去 除腐蚀产物，室温下浸泡、刷洗，同时用未腐蚀试样校正溶液对锌的腐蚀．３结果与讨论３．亚锦 江他失重防暴晒时间的变化规律取贵阳和会同现场暴晒４年（１９８７．ｆｌｙ１９９１．１０） 的腐蚀数据与暴晒时间，对不同的数学模型进行回归，确定用面Ｗ＝Ｋｔ”描述锌的腐蚀过程，凸 Ｗ为锌的腐蚀失重（ｇ／ｍ‘），ｔ为暴晒时间（月），ｘ、。为与环境条件有关的常数，ｘ值决 定锌腐蚀的起始量，ｎ值决定锌腐蚀的发展趋势．图１为锌在贵阳敞开暴晒、遮蔽暴晒和会同敞开 暴晒条件下，腐蚀失重与暴晒时间关系的实验数据点和回归曲线（置信度９９％）。表３为Ｋ和。 值的回们ｆｏｒＭ．从图１和表３看，在贵阳敞开暴晒条件下，Ｋ值较大，锌开始腐蚀很快，。值 接近于１，表明锈层没有什么保护性，锌腐蚀最严重．在贵阳遮蔽条件下，Ｋ、ｎ值都比敞开条件 下的小，表明锌开始时有一个较快的腐蚀速度，随着锌表面生成具有一定保护性的锈层，
腐蚀速度 随时间不断衰减，腐蚀程度相对减轻．在会同敞开暴晒条件下，Ｋ值很大，即开始时锌腐蚀很大， 但ｎ值很小，表明锌表面很快就形成了具有保护性的锈层，从而腐蚀速度迅速衰减．另外，还可以 看到，在贵阳地区敞开暴晒条件下的锌腐蚀失重明显高于遮蔽条件下的，这表明ＳＯ。湿沉降对锌 腐蚀的影响大于ＳＯ一干沉降对锌腐蚀的影响．而且ＳＯＺ污染越重，锌腐蚀越严重（表４）．３ ．２锌腐蚀失重随加速腐蚀时间的变化规律图２是在实验室加速试验条件下，锌腐蚀失重（ｇ／ｍ 勺随试验时间（小时）变化的实验数据点及按ＡＷ＝Ｋｔ。公式回归的曲线‘置信度９９％）．Ｋ 、。值的回归结果见表５．可以看到，Ｓｏ。浓度一定时，温度是影响锌腐蚀的重要因素，即温度 越大，锌腐蚀越快．在低温条件下，锌腐蚀量很小。加速腐蚀的作用也不明显．在高湿条件下，Ｋ 值较大，即锌开始时腐蚀较快；但ｎ值较小，表明锌表面很快形成了具有一定保护性的锈层，从而 锌腐蚀速度随时间不断衰减．３·３锈层的保护性用电化学测试方法对高湿条件下加速试验后锌表 面形成的锈层的保护性作进一步分析．从图ａ看到经ｓｏ。腐蚀’ｓ小时的带锈表面比未腐蚀的锌 有较低的阳极电流，说明锈层对阳极过程有一定的阻滞作用．从图生可以看到经ＳＯ。腐蚀４８小 时的带锈锌表面比未腐蚀的锌有较正的腐蚀电位；锈层使得阳极电流减小，而对阴极过程没显示出 这种作用，即未腐蚀的锌有较小的阴极电流．３．４嘱他产物分析在贵阳敞开暴晒条件下，由于雨 水的冲刷，腐蚀试样表面基本看不到腐蚀产物．在贵阳遮蔽条件下，腐蚀试样表面有白色产物，取 之作ＸＲＤ分析，表明主要组分为ＺｎＳＯ。·ＨＺＯ．取高湿条件下加速腐蚀８小时和１２０小 时的试样表面的白色产物，进行ＸＲＤ分析，结果表明主要均为ＺｎＳＯ。·４Ｈ。Ｏ，前者有少 量的ＺｎＳＯ。·２．ＳＨ。Ｏ，后者有少量的ＺｎＳＯ。周内Ｏ．由于ＳＯ。易溶于水而使水酸 化，试验箱中的给湿槽内的溶液ＰＨ值可低达４．０以下闻定值），因而造成锌表面液膜的酸度很 高．作者认为合结晶水的ＺｎＳＯ。是按以下过程生成的［‘］：这里Ｚｎ’”是阳极过程产生的 ．按照这个过程，［ＨＳＯｉ］浓度将对锌腐蚀产生明显的作用·图５表明ＨＳＯｉ浓度越高，锌 的腐蚀电位越负，腐蚀电流越大，即腐蚀越快．按照上述腐蚀产物的生成过程，试验初期生成Ｚｌ ｌＳＯ３是可能的，但是，ＺｎＳＯａ是以还原性为主，因此，随试验的进行，在ＳＯｇ不断被氧 化的同时，ＺｎｓＯ。被氧化的反应也在进行，这样，ＺｎＳＯ。将成为最终的腐蚀产物．加速试 验８小时和１２０小时的腐蚀产物的ＸＲＤ分析结果也说明了这点．此外，对腐蚀１２０小时的试 样表面作硫元素的面扫描，结果表明，表面富集了许多硫，说明随着试验的进行，锌表面液膜中的 硫浓度不断增高．按照ｓｘｅｒｒｙ等ｌ‘］的观点，当硫浓度达到某一值时，就可形成ＺｎＳＯ 。·７Ｈ。Ｏ．ＺｎＳＯ。含结晶水的多少随试验的环境和条件而异，Ｇｒａｎｅｓｅ等Ｉ‘ｊ认 为，锌在高湿的ＳＯ。气体箱中形成的腐蚀产物主要是ＺｎＳＯ。·４Ｈ。Ｏ；相似于锌在高ＳＯ 。污染的自然环境中生成的腐蚀产物．我们的试验结果与此观点基本一致．４结论１）锌在本文所 述的大气环境中和ＳＯ。试验中的腐蚀过程都可用面Ｗ－Ｋｔ”公式描。述；而且ＳＯ。污染越重 ，湿度越大，锌腐蚀越重．２）在贵阳遮蔽暴晒和高湿高浓ＳＯ。加速试验条件卞，锌的腐蚀产物 主要为含结晶的的ＺｎＳＯ。Ｚ高湿高浓Ｓｏ。条件下形成的锈层对锌腐蚀的阳极过程有一定的阻 滞作用．参考文献｜｜１ＧｒａｎｅｓｅＳＬ，ＲｏｓａｌｅｓＢＭ，ＦｅｒｎａｎｄｅｚＡ．Ｐ ｒｏ．１１ｔｈＩｎｔ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，Ｆｌｏｒｅｎｃｅ，１９９０，２：２．７１—２ ．７８２ＳｈｅｒｒｙＢＳ，ＪｏｈｎｓｏｎＪＢ，ＷｏｏｄＧＣ．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅ ｎｃｅ，１９８８，２８：６５７３ＳｈｅｒｒｙＢＳ，ＪｏｈｎｓｏｎＪＢ，ＷｏｏｄＧＣ．Ｃ ｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，１９８８，２８：６９７４ＳｋｅｒｒｙＢＳ，Ｊｏｈｎｓｏ ｎＪＢ，ＷｏｏｄＧＣ．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，１９８８，２８：７２１５Ｂｉｅ ｄｅｋＴ．Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｅｄ．ＡｉｌｏｒＷＨ．ＮｅｗＹｏｒ ｋ：ＪｏｈａＷｉｌｙ，１９８２．ｐ６３１６ＳｐｅｎｃｅＪＷ，ｅｔａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｄ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｎｄｆｉｅｌｄｅｘｐｏｓｕｒｅｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＡＳＴＭＳＴＰ１０００，ＡＳＴＭ１９９０．ｐ１９１－２０７ＣＯＲＲ ＯＳＩＯＮＢＥＨＡＶＩＯＵＲＯＦＺＩＮＣＩＮＳＯ_２ＰＯＬＬＵＴＥＤＥＮＶＩＲＯＮＭＥ ＮＴ￥ＷａｎｇＺｈｅｎｙａｏ；ＺｈａｎｇＹｉｐｉｎｇ；ＬｉｕＳｈｏｕｒｏｎｇ（Ｉｎｓｔ ｉｔｕｔｅｏｆＣｏｒｒｏｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆＭｅｔａｌｓ，Ｃｈｉｎ ｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐ ｒｏｃｅｓｓｏｆｚｉｎｃｉｎＧｕｉｙａｎｇａｎｄＨｕｉｔｏｎｇａｒｅａｓａｎｄｕｎｄｅ ｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＳＯ２ｃａｎｂｅｄ ｅｓｃｒｉｂｅｄｂｙａｆｏｒｍｕｌａ：△Ｗ＝Ｋｔｎ，ｗｈｅｒｅ△Ｗｓｔａｎｄｓｆｏｒｗ ｅｉｇｈｔｌｏｓｓ，ｔｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｅｘｐｏｓｅ，ｗｈｉｌｅ ｎａｎｄＫａｒｅｃｏｎｓｔａｔｓ．ＴｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆＳＯ ２ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙ，ｔｈｅｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓｔｈｅｃｏ ｒｒｏｓｉｏｎｏｆｚｉｎｃ．ＴｈｅＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｄａｔａｓｈｏｗｔｈ ａｔ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｓｕｌ ｆａｔｅｓｏｆｚｉｎｃ．Ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｐｒｏｄｕｃｔｆｏｒｍｅ ｄｉｎＳＯ２－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｈｉｎｄｅｒａｎｏｄｉｃｐｒｏ ｃｅｓｓｏｆｚｉｎｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒ ｒｏｓｉｏｎ，Ｚｉｎｃ，ＳＯ_２ｐｏｌｌｕｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ锌在SO_2污染 环境中的腐蚀规律@王振尧，郑逸苹，刘寿荣$中国科学院金属腐蚀与防护研究所１Ｇｒａｎｅｓ ｅＳＬ，ＲｏｓａｌｅｓＢＭ，ＦｅｒｎａｎｄｅｚＡ．Ｐｒｏ．１１ｔｈＩｎｔ．Ｃｏｒｒｏｓ ｉｏｎ，Ｆｌｏｒｅｎｃｅ，１９９０，２：２．７１—２．７８２ＳｈｅｒｒｙＢＳ，Ｊｏｈｎ ｓｏｎＪＢ，ＷｏｏｄＧＣ．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，１９８８，２８：６５７３Ｓ ｈｅｒｒｙＢＳ，ＪｏｈｎｓｏｎＪＢ，ＷｏｏｄＧＣ．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，１ ９８８，２８：６９７４ＳｋｅｒｒｙＢＳ，ＪｏｈｎｓｏｎＪＢ，ＷｏｏｄＧＣ．Ｃｏｒｒｏｓ ｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，１９８８，２８：７２１５ＢｉｅｄｅｋＴ．Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃ ｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｅｄ．ＡｉｌｏｒＷＨ．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＪｏｈａＷｉｌｙ，１９８２．ｐ ６３１６ＳｐｅｎｃｅＪＷ，ｅｔａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｄｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｎｄｆｉｅｌｄｅｘｐｏｓｕｒｅｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｔｅｓｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＡＳＴＭＳＴＰ１０００，ＡＳＴＭ１９９０．ｐ１９１－２０７峁菜得髁苏獾悖送猓愿矗保玻靶∈钡氖匝砻孀髁蛟氐拿嫔瑁峁砻鳎砻娓患诵矶嗔颍得魉孀攀匝榈慕校勘砻嬉耗ぶ械
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