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钼酸钠对钢筋腐蚀电化学行为的影响

发表时间:2013-02-18

动电位极化曲线
缓蚀效率由下式计算:
η(%)=i0corr-icorri0corr×100% (1)式中,i0corr和icorr分别为空白和添加不同浓度缓蚀剂时的腐蚀
电流密度.
加入钼酸钠后钢筋电极钝化电位提高,维钝电流密度减小,腐蚀电流密度降低.这是由于钼酸钠是一种弱氧化性缓蚀剂,它开始吸附于水合氧化铁膜上,使氧化膜由阴离子选择性变为阳离子选择性,使金属表面钝化,形成一层钝化膜,有效地覆盖在材料表面起到良好的保护作用,防止了金属腐蚀的发生.钢筋电极表面腐蚀电流密度降低,这是钼酸钠对钢筋表面电极过程强烈抑制的结果.随浓度增加,腐蚀电流密度逐渐减小的同时,自腐蚀电位逐步正移,阳极过程受到的抑制作用明显强于阴极过程,缓蚀效率也逐渐提高.表明钼酸钠对钢筋腐蚀具有较好的抑制作用.另外还可看出,随添加浓度的逐步提高阳极极化斜率逐渐增大,而阴极极化曲线的斜率却变化不明显,这表明钼酸钠的加入对阳极极化具有明显的促进作用,这种效应可能是因为:

(1)吸附的钼酸盐分子有效阻碍了Cl-在钝化膜表面的吸附,进而提高了钝化膜破裂电位;

(2)钼酸盐对阳极过程的直接参与,从而改变了阳极的反应历程.当钼酸钠浓度为04mmol/L时,与空白溶液相比,电极钝化区间明显加大,维钝电流显著降低,表明此时电极表面钝性加强,所生成的钝化膜最为致密,耐蚀性最好.钼酸钠对钢筋表面钝化的这种促进作用,可能是上述2种过程共同作用的结果.

电化学阻抗谱

在Nyquist复平面上表现
出两个时间常数的阻抗特征,分别由高频端和低频端两个容抗弧组成,这从Bode图可以得到证实.高频端容抗弧主要表现为电极界面双电层对高频激励信号的响应,代表着钢筋电极表面/溶液界面的阻抗行为;低频端容抗弧代表着电极表面的法拉第过程对扰动信号的响应,电极表面的氧化-还原常常因为物质被消耗而滞后于电位的变化.随着溶液中钼酸钠的加入,与空白时相比,在相同频率下,阻抗复平面低频幅模值明显升高,表明添加钼酸钠后,电极表面的抗腐蚀能力得到增强.另外还可以看出,随着钼酸钠浓度的增加,阻抗复平面低频端阻抗模值迅速增大,表明电极表面的抗腐蚀能力逐步增强.金属材料表面通常被多孔的水合氧化铁膜或不溶性盐膜覆盖,这层膜即可加速金属的腐蚀也可以阻止腐蚀,这取决于膜的性质.这层膜具有阴离子选择性,因而Cl-容易自膜外迁移至膜内,使膜遭到破坏;同时,膜内还发生着铁离子水解而使局部pH值降低的过程,也加速了金属的腐蚀.然而,当金属表面吸附了足够量的MoO2-4 负离子后,膜的阴离子选择性就变成了阳离子选择性,可有效阻碍溶液中Cl-的吸附.通过以上分析,其阻抗结果可用图4所示的等效电路进行拟合.其中,Rs为溶液电阻,Rt为电极表面双电层电荷传递电阻,CPE1为双电层电容,Rf为电极表面钝化层中铁发生氧化-还原反应时的法拉第电阻,CPE2为法拉第电容.其相应拟合结果列于表2中.缓蚀效率由如下公式计算:η(%)=Rt-R0trt×100% (2)式中,R0t和Rt分别表示钢筋在5%NaCl混凝土模拟液中空白和添加不同浓度钼酸钠缓蚀剂时的电荷转移电阻.
随药剂浓度增加,电极表面传递电阻不断加大,而界面电容值逐渐减小,此时,当金属表面的水合氧化铁膜在钼酸钠溶液中吸附MoO2-4 时,Cl-就不易迁移到膜内,相反膜内的H+却易于向膜外迁移,避免了膜下的局部酸化,从而有效地阻止了钢筋的腐蚀.MoO2-4 在电极表面通过与Cl-间的竞争吸附,不仅提高了电极界面的反应阻力,降低了界面电容,而且对Cl-的侵蚀作用起到一定的屏蔽效应,进一步抑制了钢筋腐蚀的发生..

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