《表3 不同接地材料在水饱和酸性红壤中腐蚀不同时间后的阻抗谱拟合参数》

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《典型接地材料在水饱和酸性红壤中的电化学腐蚀行为》

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表3为采用图7所示的等效电路对腐蚀不同时间接地材料的阻抗谱进行拟合的结果，表中Rs与Qs分别为接地材料表面红壤介质/腐蚀产物层的电阻及非理想电容；Rct为电荷转移电阻；Qdl为双电层电容；W为Warburg阻抗；ns和ndl为反映相位角元件Qs和Qdl电容电阻特性强弱的无量纲指数，n越接近1，其电容特性越强。由表3可知，随着腐蚀时间的延长，阳极金属的溶解和负电荷土壤胶体颗粒的释放使得Rs显著降低[13]。电荷转移电阻的倒数Rct-1可作为表征瞬时腐蚀速率的指标。由图8可以看出，在腐蚀初期，镀锌钢的Rct-1最大，碳钢的次之，纯铜的最小。由于铁和锌的电极电位低于氢析出电位，红壤中较高的H+浓度为阴极的去极化过程创造了有利条件，因此碳钢和镀锌钢的Rct-1较大。纯铜的标准电极电位较正，发生腐蚀反应的倾向性较小，其阴极反应以氧的去极化过程为主，因此在低含氧量的水饱和红壤中纯铜的Rct-1最小。随着腐蚀反应的进行，土壤/金属界面p H逐渐升高，阳极溶解的金属离子与OH-结合形成不稳定的氢氧化物，并逐渐转化为性质更为稳定的金属氧化物。在腐蚀初期，碳钢表面局部疏松的锈层易在析氢腐蚀产生的H2的作用下发生剥落[14]，导致瞬时腐蚀速率出现波动；而在腐蚀后期，致密钝化膜的形成导致瞬时腐蚀速率降低。当腐蚀时间为0～30d时，镀锌钢的瞬时腐蚀速率下降速率较碳钢的快，这说明镀锌钢形成的腐蚀产物对基体的保护作用更强；当腐蚀时间为30～45d时，镀锌钢的瞬时腐蚀速率略微增大，说明此时锌层下的碳钢发生了腐蚀。纯铜的瞬时腐蚀速率随着腐蚀反应的进行先大幅减小后略微增大。这是因为:土壤氧含量的降低和腐蚀产物的形成使得物质转移过程受阻，瞬时腐蚀速率大幅减小；而随着氧化膜的横向扩展，纯铜与其导电的氧化物构成电偶腐蚀[15]，导致溶解加速，瞬时腐蚀速率略微增大。