
采用QJ36A型智能直流电阻测试仪测试样腐蚀前及不同时间腐蚀后的电阻,测试温度为20℃,并通过Matlab对线夹电阻增长率与腐蚀时间进行拟合。用DK7720型线切割机对腐蚀后的试样进行解剖,采用JSM-6490LV型扫描电子显微镜(SEM)观察线夹压接管内表面的腐蚀形貌,并用INCA能谱仪(EDS)分析其化学成分。
3 试验结果与讨论
3.1 电阻增长率
3.1.1 腐蚀液pH对电阻增长率的影响
pH为6.5的腐蚀条件与耐张线夹的服役环境接近。由图2可以看出,随着腐蚀时间的延长,线夹电阻总体呈现上升趋势。在0d~20d,线夹电阻增长率的增大速率较快,即腐蚀速率较快;当腐蚀时间超过20d后,电阻增长率的增大速率略有降低,即腐蚀速率有所减缓。这是因为在腐蚀初期,线夹表面腐蚀产物较少,腐蚀液能很好地与线夹基体相接触。
随着腐蚀时间的延长,腐蚀产物越来越多,堆积越来越密集,腐蚀液变得越来越难与线夹基体接触,因此线夹电阻增长速率减缓,腐蚀速率降低。在电阻增长率-腐蚀时间曲线的局部区域出现了电阻增长率变化的次级趋势,在20d~25d时线夹的电阻增长率明显小于25d~30d时的。这可能是由于线夹的腐蚀产物并非一次性生成,而是呈层片状生长。在空气中静置晾干时线夹表面的局部腐蚀产物可能因干燥脱水而脱落,当再次浸入腐蚀液时,脱落后的表面重新接触到腐蚀溶液,电阻增长率又会有所提升,从而出现了这种次级波动。在pH为6.5的腐蚀溶液中腐蚀40d后线夹的电阻增长率(腐蚀程度)约为pH为7.0溶液中的1.5倍,pH为6.0溶液中的则约为pH为7.0溶液中的两倍,表明H+含量在一定程度上加速了线夹腐蚀。

根据图2,线夹电阻增长率与腐蚀时间基本符合幂函数关系。

表3为图2各曲线的相应拟合系数及方差系数。可知,随着pH的增大, 、 值均减小,说明线夹的腐蚀程度降低,腐蚀减缓趋势增大。

3.1.2 温度对电阻增长率的影响
由图3和表4可以看出,随着温度升高,电阻增长率增大, a和 b均增大,表明腐蚀程度加深,腐蚀减缓趋势降低。


3.2 腐蚀速率
3.2.1 pH对线夹腐蚀速率的影响
由图4(a)可以看出,随着腐蚀溶液pH的降低,线夹的自腐蚀电位负向移动,说明线夹的腐蚀倾向变大,同等条件下的腐蚀速率变大。H+主要从两个方面影响线夹的腐蚀速
率[11],一方面H+和电极表面的氧进行吸附竞争,取代吸附氧使得钝化膜钝态被破坏,促进铝基体溶解,从而加快电极反应的进行;另一方面,H+含量的增加会造成线夹表面氧化物的溶解,使其表面不能形成有效的保护膜,从而加快铝基体的腐蚀速率。由图4(b)可知,耐张线夹在不同pH的腐蚀溶液中都存在一个容抗弧,随着pH的降低,其容抗弧半径减小。EIS谱中的容抗弧反映的是电极表面氧化膜阻碍反应进行的能力,容抗弧半径越大,说明氧化膜越完整,对腐蚀反应的阻碍越大[12]。随着溶液中H+含量的增加,线夹基体表面氧化膜遭到的破坏程度增强,氧化膜对反应的阻碍作用减弱,最终导致线夹腐蚀速率提高,在其EIS谱中即表现为容抗弧半径减小。这些分析结果与Tafel曲线以及3.1.1节分析结果一致。