【正文】 0000μm四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 21 電極 ) 圖 交流阻抗 R(QR)等效電路圖 其中第一個(gè) R：為研究電極和參比電極之間的溶液電阻，用 Rs表示；第二個(gè) R：為電荷傳遞電阻，用 Rp 表示； Q：是常相角元件，由于腐蝕產(chǎn)物隨著反應(yīng)的進(jìn)行逐漸在電極表面堆積，破壞了電極表面的均一性，使得電極表面存在彌散效應(yīng)，所以等效電路中電容采用常相位角代替。/ohm30μm90μm150μm240μm500μm10000μm3 2 1 0 1 2 3 4 5 log(Z)lo g ( f /Hz ) 30μm 90μm 150μm 240μm 500μm 10000μm3 2 1 0 1 2 3 4 5 log(Z)lo g( f /Hz) 30μm 90μm 150μm 240μm 500μm 10000μm四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 24 圖 25%濃度對(duì)應(yīng)各膜厚 Nyquist 圖（左）和 Bode圖（右） 分析發(fā)現(xiàn) 25%濃度依然符合上述規(guī)律。/ohmZ39。/ohmZ39。/ohmZ39。 (2) 本次實(shí)驗(yàn)只是粗略的采取了 30μm、 90μm、 150μm、 240μm、 500μm以及 10000μm全浸六組膜厚。39。39。39。/ohmZ39。本次分析分為兩部分：（ 1）試樣在相同膜厚不同濃度下的結(jié)果（ 2）試樣在相同濃度不同膜厚下的結(jié)果。圖 分別對(duì)應(yīng)試樣在相同濃度對(duì)應(yīng)不同濃度下的陰極極化曲線(xiàn)。金屬自腐蝕狀態(tài)的腐蝕電流密度即代表了金屬的腐蝕速度 [20]。 cm2) 電化學(xué)參數(shù) D1 D2 D3 D4 D5 D6 Ecorr（ V） 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 17 表 （續(xù)） 表 濃度為 100%甲酸鉀型除冰液對(duì)應(yīng)不同膜厚下 4130鋼電化學(xué)參數(shù) 圖 是根據(jù)表 繪制的是試樣腐蝕電流密度隨膜厚的變化曲線(xiàn)圖。 掃描電子顯微鏡 (SEM)和能譜分析 將實(shí)驗(yàn)后的樣進(jìn)行了掃描電子顯微鏡（ SEM）掃描。 圖 X 射線(xiàn) 衍射原理示意圖 （ 2）主要功能 X 射線(xiàn)衍射 的主要功能有 物相定性和定量分析、衍射譜圖指標(biāo)化及點(diǎn)陣參數(shù)測(cè)定，晶粒尺寸及點(diǎn)陣畸變測(cè)定，衍射圖譜擬合修正晶體結(jié)構(gòu)（ WPF），結(jié)晶度測(cè)定 。 開(kāi)路電位 測(cè)量 極化曲線(xiàn) 測(cè)量 交流阻抗 譜測(cè)量 首先開(kāi)始測(cè)量開(kāi)路電位，時(shí)間要求為 800s，測(cè)試完成后進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜測(cè)量，測(cè)量的頻率范圍為 100kHz 到 ，擾動(dòng)電壓為 mV，最后進(jìn)行陰極極化曲線(xiàn)測(cè)量，從開(kāi)路電位向177。 實(shí)驗(yàn)裝置的 搭建與 腐蝕 參數(shù) 控制 (1)搭建實(shí)驗(yàn)裝置，并控制水溫恒為 15℃ 。 Nishikata 等 [12]采用電化學(xué)阻抗譜 (EIS)和雙電極系統(tǒng)研究了 304 不銹鋼和普通碳鋼分別在 NaCl 和 H2SO4薄液膜下的腐蝕規(guī)律，建立了金屬 /液膜界面的等效電路模型，分析了電極電流 (電位 )分布對(duì) EIS 數(shù)據(jù)的影響。除冰液 是由化冰這個(gè)名詞演變而來(lái)的，用來(lái)降低冰雪冰點(diǎn)的鹽就被稱(chēng)為化冰鹽 [2]， 其成份主要是醋酸鉀和氯鹽，并以這兩種進(jìn)行分類(lèi) [3]。電化學(xué)數(shù)據(jù)擬合分析發(fā)現(xiàn)，液膜厚度較大時(shí)，氧擴(kuò)散困難，腐蝕速率較慢；隨著液膜厚度的減小，氧和腐蝕產(chǎn)物的擴(kuò)散都相對(duì)容易，腐蝕速率增加；另一方面，隨著除冰液濃度的增加，腐蝕速率呈現(xiàn)先減小后增大，當(dāng)除 冰液濃度為 50%時(shí)腐蝕速率最小。所以通過(guò)在不同薄液膜條件下不同濃度甲酸鉀型除 冰液對(duì) 4130 鋼腐蝕機(jī)理研究，可以更好地了解不同條件下除冰液對(duì) 4130 鋼的腐蝕傾向，有利于對(duì)除冰液的選擇，更有利于飛機(jī)自身材料的防腐蝕，起到更加有效的保護(hù)，提高飛機(jī)的安全性。 張正等 [7]采用自制的 Ag/AgCl 固體參比電極前置法，制作了用于 LY12CZ鋁合金在薄液膜下電化學(xué)行為研究的三電極腐蝕電池并研究了薄層液膜濃度和厚度對(duì) LY12CZ 鋁合金極化電阻 Rp、陽(yáng)極極化行為和 EIS 的影響；張學(xué)元、杜四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 緒論 3 元龍等 [8]采用后置微參比電極技術(shù)測(cè)試了薄液層下金屬的腐蝕行為，研究了銅在不同液膜厚度（ 6～ 1333μm）下的陽(yáng)極極化行為及腐蝕電位的變化。 表 實(shí)驗(yàn)藥品 藥品 分子量 規(guī)格 含量 產(chǎn)地 無(wú)水乙醇 鹽酸 氯 化鉀 氯化鈉 丙酮 拋光粉 乙二胺 去污膏 環(huán)氧樹(shù)脂 甲酸鉀型除冰液 — — — — 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 — — — — — % 36%~38% % % % — — — — 50% 重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司 重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司 成都金山化學(xué)試劑有限公司 成都市科龍化工試劑廠(chǎng) 重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司 成都市科龍化工試劑廠(chǎng) 成都市科龍化工試劑廠(chǎng) 自貢市三利化工有限公司 獻(xiàn)縣環(huán)宇漁具材料有限公司 — 實(shí)驗(yàn)儀器 本實(shí)驗(yàn)主要使用儀器如表 。按預(yù)定的實(shí)驗(yàn)?zāi)ず穹聪蛐D(zhuǎn)千分尺，使探針遠(yuǎn)離試樣表面，然后往矩形槽內(nèi)注入實(shí)驗(yàn)濃度的甲酸甲型除冰液，使試樣表面形成一層薄液膜，微調(diào)千分尺的距離，當(dāng)探針接觸到溶液表面時(shí)，萬(wàn)用表電阻讀數(shù)迅速發(fā)生巨大改變，停止轉(zhuǎn)并記錄此時(shí)的讀數(shù)。 圖 掃描電子顯微鏡工作原理示意圖 [14] （ 2）主要功能 掃描電子顯微 鏡可用于：斷口形貌觀(guān)察（斷口的連續(xù)觀(guān)察、理解斷口、準(zhǔn)理解斷口、韌性斷裂斷口、晶間斷裂斷口、疲勞斷口）、顯微組織觀(guān)察、物相鑒定、 應(yīng) 變分布進(jìn)行定性測(cè)定 、 樣品的原位動(dòng)態(tài)分析等。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 11 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 金相分析 將在不同濃度下實(shí)驗(yàn)過(guò)后的試樣進(jìn)行金相掃描。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 16 表 實(shí)驗(yàn)變量組合 自腐蝕電位 (Ecorr)是一個(gè)特定的腐蝕體系在沒(méi)有外加電流的情況下測(cè)得的金屬電位。 cm2) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 log(i/Acm2)Potenti al/ V5%10%25%50%100%四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 19 log(i/A這可能是由于隨著薄液膜厚度的增加，氧氣想要進(jìn)入到試樣表面就更難，所以腐蝕速率有所降低。從表 也可以看出腐蝕速率隨著薄厚的增加先減小后增大在減小。而其他規(guī)律不明顯。 圖 90μm對(duì)應(yīng)各濃度 Nyquist 圖（左）和 Bode圖（右） 從圖中反應(yīng)來(lái)看試樣 抗腐蝕能力 濃度為： 100%50%5%25%10%。其他規(guī)律不明顯。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文 結(jié)論與展望 28 第四章 結(jié)論 與展望 結(jié)論 本 次研究通過(guò) 搭建三電極薄液膜腐蝕體系，將 4130 鋼置于不同薄液膜厚度的 不同濃度甲酸鉀型除冰液 中，采用 電化學(xué)工作站 測(cè)量 腐蝕體系 的 電化學(xué)阻抗和陰極極化曲線(xiàn)， 通過(guò) 分析電化學(xué)數(shù)據(jù)，并結(jié)合 SEM 對(duì)腐蝕試樣表面進(jìn)行形貌分析， 研究了 薄液膜條件下甲酸鉀型除冰液對(duì)飛機(jī)用 4130 鋼腐蝕機(jī)理。 (2) 4130 鋼表面腐蝕屬于局部腐蝕，腐蝕不均勻。表中 數(shù)據(jù)處理得到濃度對(duì)應(yīng)的速度為： 5% 10%25%100%50%。而其他規(guī)律不明顯。這是由于隨著膜厚的增加，氧氣想要擴(kuò)散到試樣工作表面越困難。 0 500 1000 1500 20210200400600800 Z39。針對(duì)這種情況，推測(cè)可能整個(gè)體系不是單純的反應(yīng)，會(huì)受到諸如 溶解氧濃度 、腐蝕產(chǎn)物、反應(yīng)體系 pH等的綜合影響。不同的濃度，在不同的膜厚下其影響力不同。cm2)Potenti al/ V5%10%25%50%100% log(i/A 如下表 — 4130鋼的 自腐蝕電位 (Ecorr)和 log(i/A 將不同濃度實(shí)驗(yàn)下的實(shí)驗(yàn)標(biāo)記為 A、B、 C、 D、 E、 F。實(shí)驗(yàn)利用 X 射線(xiàn)衍射（ XRD， XRay Diffraction）對(duì)樣品進(jìn)行物相分析。實(shí)驗(yàn)裝置如圖 。 (2)通過(guò)砂紙將實(shí)驗(yàn)工作面打磨至 600 目，然后將另一面用 錫焊焊接一 根約15cm 的導(dǎo)線(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)，在加濕初期腐蝕電位迅速增加到最大值，然后出現(xiàn)輕微的降低并維持在一定的數(shù)值；在干燥初期腐蝕電位迅速降低，然后基本上維持在一定的數(shù)值不變。 4130 鋼通常 是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，當(dāng)含碳量為下限的鋼也可用作要求心部強(qiáng)度較高的滲碳鋼。 通過(guò) 搭建三電極薄液膜腐蝕體系，將 4130 鋼置于不同薄液膜厚度 的 不同濃度甲酸鉀型除冰液 中，采用 電化學(xué)工作站 測(cè)量 腐蝕體系 的 電化學(xué)阻抗和陰極極化曲線(xiàn)， 通過(guò) 分析電化學(xué)數(shù)據(jù)，并結(jié)合 SEM 對(duì)腐蝕試樣表面進(jìn)行形貌分析， 研究了 薄液膜條件下甲酸鉀型除冰液對(duì)飛機(jī)用 4130 鋼腐蝕機(jī)理。因此，為了保障正?；?、起飛和降落，必須除去機(jī)身和機(jī)場(chǎng)跑道的冰霜積雪 [1]。但在溶液中，不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。然后晾干。輔助電極鉑絲環(huán)繞在工作電極周?chē)允闺娏鞅M量均勻分布在電極周?chē)?，參比電極要始終浸沒(méi)在本體溶液中以降低電壓降。衍射波疊加的結(jié)果使射線(xiàn)的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng)，在其他方向上減弱。同時(shí)試樣的表面形貌組織區(qū)分明顯，可以明顯看出在有兩種金相組織 ：珠光體（片狀組織）和鐵素體（白亮區(qū)域組織）；并從圖 可以看出，試樣的工作表面確實(shí)發(fā)生了不同程度的腐蝕。 cm2) 電化學(xué)參數(shù) B1 B2 B3 B4 B5 B6 Ecorr（ V） log(i/A且濃度越大，自腐蝕電位越大，腐蝕傾向就越容易。 (3)綜合上述對(duì)圖的擬合和分析，我們推論出除冰液的濃度對(duì) 4130 鋼 的腐蝕是有影響的，并除去個(gè)別點(diǎn)，大體可以看出隨著濃度的增大，腐蝕速率先減小后增大， 50%濃度時(shí)腐蝕速率最小。而針對(duì)自腐蝕電位負(fù)移，推測(cè)可能是 陰極極化增大，即陰極上發(fā)生濃差極化，較多的負(fù)電荷在陰極積累，陰極電極電位向負(fù)的方向偏移量較大，從而降低自腐蝕電流。/ohm 30μm 90μm 150μm 240μm 500μm 10000μm0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000100200300400500600 Z39。說(shuō)明了電化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，受很多因素的影響，這也與前面塔菲爾曲線(xiàn)分析相吻合。/ohmZ39。/ohmZ39。 (4) 液膜厚度較大時(shí)，氧擴(kuò)散困難，腐蝕速率較慢；隨著液膜厚度的減小，氧和腐蝕產(chǎn)物的擴(kuò)散都相對(duì)容易，腐蝕速率增加 。 綜上所述：通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)不同膜厚下 5%和 10%濃度下的腐蝕速率比其他濃度都大。表中數(shù)據(jù)處理得到濃度對(duì)應(yīng)的速度為： 5% 10%25%100%50%。 圖 30μm對(duì)應(yīng)各濃度 Nyquist 圖（左）和 Bode圖（右） 從 圖 中 反 應(yīng) 來(lái) 看 試 樣 抗 腐 蝕 能 力 應(yīng) 該 是 濃 度 為 ：50%100%25% 10%5%。從表 分析 的腐蝕速率來(lái)看，全浸下的腐蝕速率也是最的，但其他似乎沒(méi)有規(guī)律。將擬合的數(shù)據(jù)放入表中，如表。 借助表 ， 結(jié)合圖 ，就可以粗略的看出一些帶有規(guī)律性的結(jié)論，當(dāng)然也有部分?jǐn)?shù)據(jù)并不能完全滿(mǎn)足根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)的內(nèi)容。cm2)Potenti al/ V5%10%25%50%100% 765432 log(i/A (注