1.塔菲尔极化曲线
纯锌镀层与不同含钛量的Zn-Ti合金镀层钢板的电化学极化曲线如图1所示。
图1纯锌和锌--tt合金钢板在14'=5％的NaCl溶液中的 塔菲尔极化曲线 Figure l Tafel polarization curves for Zn and Zn-Ti galvanized steel sheets in 5％(mass fraction)NaCI solution
从图l可以看出，锌浴中添加不同含量的钛对极化曲线形状并没有较大的影响，电极反应过程基本相同。锌一钛镀层的自腐蚀电位比纯锌镀层略有提高，其极化曲线上的阳极分枝和阴极分枝都向电流密度降低的方向移动，阴极和阳极过程受抑制的程度增强。
表1是热浸镀锌及锌一钛合金镀层的电化学极化参数。从表1可以看出，在锌浴中添加钛可使镀层表面的自腐蚀电位提高，极化电阻增大，腐蚀电流减小。与纯锌镀层相比，Zn-Ti镀层的自腐蚀电位最大正移了12 mV，极化电阻增大了近一倍，腐蚀电流密度可降低50％。这表明Zn-Ti合金镀层在w=5％的NaCl溶液中发生自发腐蚀的倾向比纯锌镀层小，钛对镀锌层的电化学腐蚀具有抑制作用。其中，当锌浴中钛的质量分数为0．05％时，钢板的腐蚀电流密度最小，耐腐蚀性最好。
表1纯锌和锌—钛合金钢板的电化学极化参数 Table l Electrochemical polarization parameters of Zn andZn—Ti ealvanized steel sheet
2.电化学阻抗谱
图2是在锌浴中添加不同钛后获得的热浸镀层在5％(质量分数)NaCl溶液中的Bode和Nyquist阻抗谱。
图2纯锌和锌—钛合金镀层在w=5％的NaCl溶液中的 电化学阻抗谱 Figure 2 EIS spectra of Zn and Zn-Ti galvanized coatings in5％(mass fraction)Nacl solution
从图2a的Bode模图中可以看出，与纯锌镀层相比，锌一钛合金镀层的曲线向上移动，其低频阻抗增大，锌浴中添加钛会增强镀锌层的耐腐蚀性能，在低频端测得的系统的总阻抗增加近一个数量级，说明锌一钛合金镀层的耐蚀性与纯锌镀层相比有所提高，对钢板的保护作用增强。锌浴中钛的质量分数为O．O5％时，阻抗值最大，表明此时镀层具有最佳的耐腐蚀性能。
从图2b的Bode相图可以看出，热浸镀层在氯化钠溶液中的电化学阻抗谱都具有2个时间参数，对应了2个状态变量。这2个时间常数，一个与表面氧化膜的电阻、电容有关，出现在高频端；另一个与锌的腐蚀反应电阻及双电层电容有关，出现在低频端。从曲线的高频端可知，Zn-Ti镀层的最大相位角值均比纯锌镀层大，表明添加Ti后在镀层中形成的氧化膜层提高了对腐蚀介质侵蚀的阻滞作用；与纯锌镀层相比，Zn-Ti镀层的频率一相位角曲线均向低频方向移动，表明了Zn-Ti镀层耐腐蚀性能提高的总体趋势。
纯锌镀层和Zn-Ti镀层试样的Nyquist图都呈现出如图2c所示的2个容抗弧(一个高频容抗弧和一个低频容抗弧)。对于热浸镀锌，高频容抗弧的形成是由于锌层表面在含Cl-的电解质条件下产生了羟氯化锌和氧化锌的混合物，阻碍了电荷转移；低频容抗弧与电解质在膜层孔隙中的扩散作用有关[6]。纯锌镀层的高频阻抗值比较小，说明腐蚀反应较剧烈。热镀纯锌层表面由于锌基体直接与腐蚀介质接触，因此容易发生阳极溶解反应。
锌浴中添加钛，改变了镀锌层在溶液中的阻抗谱特征，无论在高频区还是低频区，锌钛合金镀层的阻抗都比纯锌镀层有所增加。随着锌浴中钛的质量分数由o．01％增到o．10％，高频容抗弧显著增大。当锌浴单钛的质量分数为0和0．05％时，其高频端容抗弧的直径分别约为l70和600，后者比前者增加了2倍多；整个高频端容抗弧的弦长分别是215和910，后者比前者增加了3倍多。弧的直径越大，阻抗值也越大，表明腐蚀电流密度减小，腐蚀减慢；因而锌浴中添加钛后，镀层的耐腐蚀性提高。
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