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锌是一种用途广泛的金属材料,其世界产量与消耗量均排第四位。大气腐蚀是锌常见的腐蚀形式。虽然关于锌的大气腐蚀行为与机理已有大量的研究,然而大气腐蚀是一个非常复杂的腐蚀过程,目前仍有很多腐蚀机理尚未研究清楚。热带海洋大气环境的典型特征是高温、高湿、高盐,该环境对金属具有很强的腐蚀性。前人研究表明,Zn5(OH)8Cl2·H2O是锌在海洋大气环境下形成的主要腐蚀产物,对锌基体具有一定的保护性,然而该腐蚀产物在锌腐蚀初期阶段的演化过程及其在腐蚀过程中的作用机理尚不明确,尚需进一步研究。NaCl与SO2是锌大气腐蚀的两个重要影响因子,虽然二者的协同作用己被证实,但二者不同沉积速率比对锌大气腐蚀行为的影响机制尚不清楚,有待进一步研究。我国西部地区盐湖大气环境中,MgCl2是影响金属腐蚀行为的主要影响因子,目前虽然已有一些关于锌在该大气环境下腐蚀行为的研究报道,并表明MgCl2对锌的腐蚀具有一定影响,但未针对MgCl2对锌大气腐蚀的影响机制进行深入探讨。电场是电子设备与电网设备环境下存在的主要影响因子,它对锌大气腐蚀的影响关系到电网设备的正常运行与维护,然而电场对锌大气腐蚀行为影响的研究却鲜有报道。因此,本论文以上述四点为研究目标,展开了深入、细致的研究。采用失重法、X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和电化学阻抗谱(EIS)等分析手段研究了锌在模拟热带海洋大气中的腐蚀行为。结果表明,锌的腐蚀动力学遵循金属的经典动力学规律D=Atn。NaCl沉积速率对锌腐蚀速率具有显著影响,两者之间的关系可用幂函数方程D= Bxc+D0进行描述。锌在该模拟环境下的主要腐蚀产物是Zn5(OH)8Cl2·H2O、Zn5(CO3)2(OH)6,Zn(OH)2和ZnO。对腐蚀产物层的结构以及其保护性进行探究时发现,锌的腐蚀产物层具有一定保护性且保护性主要来源于Zn5(OH)8Cl2·H2O,它主要通过抑制腐蚀过程中的电荷转移过程来降低锌的腐蚀速率。锌在该环境下的初期腐蚀形式为点蚀,且腐蚀特征具有一定的晶体学特性,优先在晶界处发生腐蚀,且腐蚀沿一些特殊晶面进行。采用失重法、XRD、FTIR和SEM-EDS等分析手段研究了NaCl与SO2的摩尔沉积速率比对锌大气腐蚀行为的影响。结果表明,NaCl与SO2摩尔沉积速率比显著影响锌的腐蚀速率,不同摩尔沉积速率比条件下锌的腐蚀失厚排序为:SO2<1:3<3:1<NaCl<1:1。NaCl与SO2对锌大气腐蚀具有协同作用,且与两者摩尔沉积速率比密切相关:沉积速率比不相等(3:1和1:3)时,两者对锌大气腐蚀具有协同减速作用;然而当沉积速率比相等(1:1)时,两者对锌大气腐蚀具有协同加速作用。锌的腐蚀产物组成随着NaCl与SO2摩尔沉积速率比的改变而变化:在NaCl与SO2同时存在条件下NaZn4SO4(OH)6Cl·6H2O会形成;在NaCl沉积速率大于SO2条件下Zn5(OH)8Cl2·H2O会形成;在NaCl沉积速率小于SO2条件下Zn4SO4·H2O和Na2Zn(SO4)·4H2O等可溶性腐蚀产物会形成。此外,锌的腐蚀形态同样与NaCl与SO2的摩尔沉积速率比相关:沉积速率不相等(NaCl、3:1、1:3、SO2)时,锌的腐蚀形态为麻点腐蚀;而当沉积速率相等(1:1)时,锌的腐蚀形态为斑状腐蚀。采用失重、XRD、SEM-EDS等分析手段研究了干湿交替环境下MgCl2对锌大气腐蚀行为的影响机制。结果表明,在干湿交替环境下MgCl2能显著抑制锌的腐蚀过程。沉积NaCl条件下锌表面生成的腐蚀产物为Zn5(OH)8Cl2·H2O、Zl4CO3(OH)6·H2O和Zn(OH)2;而沉积MgCl2条件下锌表面生成的腐蚀产物仅为Zn5(OH)8Cl2·H2O。MgCl2抑制锌腐蚀过程的机制为:MgCl2能降低锌大气腐蚀时表面液膜的pH,从而促进具有更好保护性的腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2·H2O在锌表面均匀的形成。采用重量法、XRD、FTIR、离子色谱(IC)和SEM-EDS等分析手段研究了沉积NaCl条件下外加直流电场对锌大气腐蚀行为的影响。结果表明,外加直流电场的方向对锌的大气腐蚀行为具有显著影响。当外加直流电场方向垂直于锌表面向下时,锌的腐蚀过程受到轻微地促进,但腐蚀形态更趋向于均匀腐蚀;腐蚀产物主要为Zn5(OH)8Cl2·H2O、Zn4CO3(OH)6 H2O、Zn(OH)2和NaZn(OH)3;表面有腐蚀产物凸起生成,凸起内部点蚀坑处为含Cl腐蚀产物,且凸起之间由贫Cl腐蚀产物连接。然而,当外加直流电场方向垂直锌表面向上时,虽然锌的腐蚀过程受到明显抑制,但其局部腐蚀程度显著加强,腐蚀形态更趋向于点蚀;腐蚀产物仅为Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn4CO3(OH)6·H2O;表面有腐蚀产物凸起形成,但凸起是相互独立的,无连接腐蚀产物,且含Cl腐蚀产物均匀分布在凸起中。不同方向的外加直流电场对锌腐蚀速率以及腐蚀形态的影响值得进一步关注!