Page 64 - 《摩擦学学报》2020年第5期

第 5 期 孙士斌, 等: 新型极地船用钢在模拟低温海水中的磨损-腐蚀耦合作用研究 619

−2 N/after immersion −2 QT/after immersion
N/after friction
QT/after friction
log|I|/(μA/cm 2 ) −4 log|I|/(μA/cm 2 ) −4

−6
−6

−8 −8

−1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 −1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2
E/V vs AgCl E/V vs AgCl
(a) N steel (b) QT steel
Fig. 4 Polarization curves of the heat-treated steels before and after the immersion and tribocorrosion tests
图 4 两种热处理钢浸泡和磨蚀前后的极化曲线

表 3 磨蚀前后两种热处理钢样的极化曲线拟合数据表
Table 3 Fitting data of the polarization curves for the heat-treated steels before and after the tribocorrosion tests
−3
Sample I corr /(μA/cm ) 2 E corr /(V/SCE) β c /(mV/dec) β a /(mV/dec) Corrosion rate/(10 mm/a)
N/before 5.128 −0.672 43.9 38.3 4.275
N/after 8.189 −0.735 209.7 119.5 6.826
QT/before 6.465 −0.710 36.1 36.0 5.389
QT/after 9.271 −0.753 207.3 116.8 7.729

曲线，可以看出摩擦初期，腐蚀电流均有短暂上升阶 较多的腐蚀产物，而腐蚀产物在摩擦副的作用下与基
段，这主要由于摩擦开始前表面有氧化膜的钝化作用. 体发生分离，从而导致基体的腐蚀行为进一步加剧，
[24]
随着氧化膜被破坏，腐蚀电流逐渐上升 . 然而，随着 使得钢样的阻抗变小，腐蚀电流增大，这也间接说明
磨损与腐蚀的同时进行，产生的磨损颗粒与腐蚀产物 了磨损对腐蚀有促进作用. 另外通过比较不同种钢在
附着在磨损表面上，使阻抗增加，腐蚀电流减小，但在 相同的电位下的电流变化情况，可看出调质钢的腐蚀
电解质溶液的流动作用下，磨屑与腐蚀产物被带离磨 电流要比正火钢的大，这再次说明在海水环境中发生
损接触表面，此时阻抗降低，电流增加. 两个过程同时 磨损-腐蚀耦合作用时调质处理钢的耐腐蚀性能更弱.

进行，使得腐蚀电流达到一种动态平衡状态. 在比较 2.5 摩擦系数
不同外加电位下同种钢腐蚀电流时，发现加速腐蚀电 图6为两种钢不同电位摩擦系数变化曲线及平均
位下的腐蚀电流较大，说明加速腐蚀电位加剧了钢样 摩擦系数，结果表明，同种钢在不同外加电位下平均
[25]
的磨损-腐蚀耦合破坏 . 这是因为加速电位下会产生 摩擦系数排序为阴极保护电位>开路电位>加速腐蚀
电位. 这是由于在阴极保护电位下，试样腐蚀被抑制，
基本上是在无腐蚀的情况下进行的磨损行为，在摩擦
0.012 0
过程中摩擦副之间只存在摩擦产生的磨屑，类似于发
Corrosion current/A 0.004 0 N/−0.4 V 摩擦磨损还伴随着腐蚀行为 ，产生的磨屑和腐蚀产
0.008 0
生着纯摩擦. 但在开路电位和加速腐蚀电位下不仅有
QT/−0.4 V
[26]
OCP
[27]
物在往复摩擦的过程中起着润滑的作用 ，所以这两
0.000 0
−0.000 1
N/−0.8 V
平均摩擦系数低. 另外，加速腐蚀电位会促进腐蚀产
QT/−0.8 V 种电位下的平均摩擦系数反而较阴极保护电位下的
−0.000 2
物的形成，加速腐蚀的发生，此时就会有更多的腐蚀
0 400 800 1 200 1 600 2 000
Time/s 产物析出并充当“润滑剂”，所以相对于开路电位而
言，加速腐蚀电位下的摩擦系数会更低.
Fig. 5 Corrosion current curves of the heat-treated steels
观察不同钢在同种电位下的平均摩擦系数可以
under different applied potentials as a function of testing time
图 5 两种热处理钢在不同外加电位下的腐蚀电流曲线 发现，不管在阴极、开路还是加速腐蚀电位下，正火钢