钢芯铝绞线中的电偶腐蚀行为.pdf

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钢芯铝鉸线中的电偶腐蚀行为
刘秀玉,苗帅,詹成伟,张新恩,刘丰,赵东清
(山东省科学院新材料研究所,山东济南250014)
[摘要]钢芯铝绞线中不同金属接触容易产生电偶腐蚀。通过测量Fe和A分別与纯Zn、镀Zn、5%Al-Zn合
金、2%Mg-Zn合金、55%Al-Zn合金在1 mol/L NACI溶液中的电偶电流,判断不同金属接触时的腐蚀程度,从而选
择钢芯镀层,达到最佳匹配,减轻电偶腐蚀。结果表明:Fe与55%Al-Zn合金镀层的电偶电流最小,腐蚀程度最轻
含Mg的热镀Zn层与Al形成的电偶比纯热镀Zn层与Al形成的电偶的腐蚀程度轻
关键词]电偶腐蚀;钢芯铝绞线;电偶电流;耐蚀性
[中图分类号]TG172.2[文献标识码]B[文章编号]1001-1560(2010)07-0053-02
0前言
腐蚀介质为1mol/ L NACI溶液。将不同的金属片
电力系统输电线路导线以镀锌钢绞线为芯部,外进行耦接,电偶对中2个金属片面积比为1:1,相距3
边绞上铝导线?,不同金属接触容易产生电偶腐蚀。
cm。用LZ-1零阻电偶电流计测量Fe和AI分别与纯
Zn镀Zn、5%Al-Zn合金、2%Mg-Zn合金、55%Al-Zn
因此,减轻钢芯镀层与钢芯和铝接触产生的电偶腐蚀,
提高钢芯铝绞线的耐蚀性,延长其使用寿命,避免断线
合金组成的电偶的电流,根据稳定的电偶电流判断电
和换线造成的事故损失,保证输电线路的安全运行,降偶的耐腐蚀性3“。在室温[(251)℃]下记录电偶
低因腐蚀造成的输电线路电损耗,对电力及相关产业电流随时间的变化。
意义重大2。我国电缆钢绞线的芯部主要采用A-Zn
结果与讨论
合金热镀层,其与不同的金属接触造成的电偶腐蚀不
可忽视,如Fe与Al-Zn合金、AI与Al-Zn合金、AI与Fe2.1Fe与不同金属组成的电偶的电流密度
的电偶腐蚀等。
Fe与不同金属耦接时电偶电流密度随时间的变化
本工作通过测量相对稳定的电偶电流,判断金属曲线见图1。将Fe与纯Zn的电偶电流作为参考值,其
相互接触电偶腐蚀程度,从而选掙钢芯镀层,达到最佳中Fe与镀Zn的电偶电流密度最大,说明接触腐蚀效
匹配,减轻电偶腐蚀。
应较大;Fe与5%Al-Zn合金的电偶电流密度比Fe与
镀Zn的约降低15%;Fe与2%Mg-Zn合金的电偶电流
1试验
密度比5%Al-Zn合金镀层的小;Fe与55%Al-Zn合金
用蜡将铝片、锌片(纯度大于999%)铁片(纯度的电偶电流密度最小,接触腐蝕程度最轻。
99.5%)、锌铝合金、锌镁合金封好,固定面积为4.8
●-Fe与纯7
cm2。将铝片在300g/ L NAOH溶液中洗90s后用蒸馏
-Fe与镀Z
A--F-与5%AlZn合金
v-Fe与2%MZa合金
水冲洗,锌片用无水乙醇擦后用蒸馏水冲洗干净,铁片
在体积分数50%的浓盐酸中洗305后用水冲洗。
[收稿日期]」2010-02-17
10152025
〔通信作者]刘秀玉(1976-),女,博士,副研究员,主要从
事金属腐蚀与防护以及纳米材料电催化的研图1Fe与不同金属耦接时电偶电流密度随时间变化的曲线
究,电话:0531-82605094,E-mail: liuxiuyuand2.2AI与不同金属组成的电偶的电流密度
Q yahoo. com. cn
AI与不同金属耦接时的电偶电流密度随时间的变
llaleriathク election
化曲线见图2,电偶电流密度的相对稳定值以及未碱洗式为O2+2H2O+4e→40H,该过程的反应物氧气需
的与不同金属耦接时的电偶电流密度的相对稳定经过扩散并经过吸附过程,最终才参与电极反应[c?
值列于表1。
实质上是由2种不同的金属或合金电极构成的宏观电
池的腐蚀。异种金属接触腐蚀形态示意见图3,其中l
5"A1/a台余
为从金属Fe到镀层金属的电偶电流8
Aー2:.Mg-t台念
mol/L Nac
?法?
阳极反应
阴极反应
、120+H13O+2e→20H
阳极区
15
r/min
图2AH与不同金属耦接时电偶电流密度随时间变化的曲线
表1AI与不同金属耦接时的电偶电流密度
图3电偶腐蚀形态示意
J/(pA?cm-2
电偶对
A!片碱洗
A片不碱洗
3结论
A与纯Zn
(1)Fe与55%Al-Zn合金镀层的电偶电流最小,电
A写镀Zhn
6.1
偶腐蚀程度最轻
A与5%A1-7n合說
0.61
2)含Mg的热镀Zn层与Al形成的电偶比纯镀
与2%Mg-Zhn合金
Zn层与AI形成的电偶的腐蚀程度轻。
A与55%4]·Zn合金
().46
[参考文献]
当Al片不碱洗时,其表面有一层致密的钝化膜,[1]张长桥,张卫星.热镀55%Al-Zn合金钢绞线耐蚀及其
对A1基体起保护作用,当其与纯Zn片组成电偶时,电
电器性能研究[J].金属制品,1997,23(5):11~14.
偶电流密度相对稳定值为1.10uA/ema2。当Al片在[2]」李焰.Zm-Al-Mg-RE合金镀层钢丝的研制[].材料
300g/L的NaOH溶液中洗90s后,Al片上的氧化物溶
保护,2001,34(8):248-250.
解,当其与Zn片组成电偶对时,稳定电偶电流密度为
3]黄桂桥,郁春娟,李兰生.海水中钢的电偶腐蚀研究[J]
5.6uAem2,约是未碱洗的5倍。
中国腐蚀与防护学报,2001,21(1):46~53.
4 J Yadav A P, Katayama H, Noda K, et al. Effect of Fe-zn al-
2.3电偶腐蚀行为探讨
loy layer on the corrosion resistance of galvanized steel in
电位高的金属与电位低的金属相接触,低电位金
chloride containing environments J]. Corrosion Science
属为阳极,被加速腐蚀。Fe与Zn组成电偶对在NaCl
2007,49(9):3716~3731
溶液中Zn是阳极,发生腐蚀,Fe是阴极受到保护,电偶[5] Calfan C F F. The Zn- Al coating for wirel[J]. Wire Joural
电流比Zn与A组成的电偶对的大4~5倍。这是因为
Interational, 1984(11): 69-78.
电偶对中2种金属的电位差愈大,低电位金属越容易
6 Bardal E, Johnsen R, Artland P O. Prediction of Galvanic
被加速腐蚀;电位差愈小,即电偶序中位置相距愈近的
Corrosion Rates and Distribution by Means of Calculation
不同金属相互接触,发生电偶腐蚀的倾向愈小。AI与
and Experimental Models J]. Corrosion, 1984, 40(12)
628~-633
Fe组成电偶对,AI为阳极,