盐雾试验是模拟海洋、工业大气等腐蚀环境，评价金属材料耐腐蚀性能的经典方法。腐蚀电流时间曲线（I-t曲线）作为试验中关键的电化学分析工具，能实时反映金属表面腐蚀反应的动态过程，为揭示腐蚀机制、优化防护工艺提供量化依据。本文将系统阐述盐雾试验中I-t曲线的绘制流程及分析要点，助力相关从业者精准解读试验数据。

腐蚀电流时间曲线的基本原理

金属在盐雾环境中的腐蚀本质是电化学过程：金属表面形成微电池，阳极发生金属溶解反应（如Fe→Fe²⁺+2e⁻），阴极发生氧还原或氢离子还原反应。腐蚀电流是阳极溶解反应的电流强度，直接对应金属的腐蚀速率（根据法拉第定律，腐蚀电流与金属损失量成正比）。

腐蚀电流时间曲线（I-t曲线）以试验时间为横坐标，实时监测的腐蚀电流（或电流密度）为纵坐标，直观呈现腐蚀反应随时间的动态变化。曲线的斜率、峰值、平台等特征，对应腐蚀过程中的不同动力学阶段——如初始的表面膜破坏、中期的腐蚀产物累积、后期的局部腐蚀扩展。

需要注意的是，I-t曲线反映的是“瞬时腐蚀电流”，与传统的重量法（累计腐蚀损失）互补：重量法体现长期腐蚀结果，I-t曲线揭示实时腐蚀机制，二者结合能更全面评价材料性能。

例如，纯铁在中性盐雾中的I-t曲线，初始阶段电流快速上升（表面氧化膜被氯离子破坏，阳极反应活化），随后逐渐下降（腐蚀产物Fe(OH)₂覆盖表面，形成临时保护层），后期若产物层破裂，电流会再次上升（局部点蚀发生）。

盐雾试验中腐蚀电流的监测方法

盐雾试验中监测腐蚀电流需结合电化学测试技术，核心设备是“盐雾试验箱+电化学工作站”的联用系统。工作电极（WE）为待测试样（需露出规定面积的金属表面，其余部分用环氧树脂密封）；参比电极（RE）通常选用饱和甘汞电极（SCE）或银/氯化银电极（Ag/AgCl），需通过盐桥与盐雾环境连接，保证电位测量的准确性；辅助电极（CE）多为铂片或石墨棒，提供电流回路。

监测方式分为“间歇监测”和“连续监测”：间歇监测是每隔一定时间（如1h）启动工作站，测量腐蚀电流（常用线性极化法或塔菲尔极化法计算）；连续监测则通过工作站的“恒电位/恒电流”模式，实时记录电流变化。前者适用于长期试验（如720h盐雾），后者更适合捕捉短期动态过程（如初始24h的腐蚀活化）。

监测过程中需注意试样的“暴露状态”：盐雾试验要求试样表面持续接触雾化的盐溶液（5%NaCl溶液，pH6.5-7.2），因此电极导线需采用防腐蚀的聚四氟乙烯绝缘线，避免导线本身被腐蚀影响数据；同时，参比电极的盐桥末端需保持湿润，防止因干燥导致电位漂移。

例如，在镀锌钢板的盐雾试验中，采用连续监测模式，可捕捉到镀锌层初始溶解时的电流峰值（约0-2h），以及锌层消耗完毕后，钢基底开始腐蚀的电流突变（约24-48h），这些细节是间歇监测难以捕捉的。

曲线绘制的关键参数与数据预处理

曲线绘制的第一步是明确“核心参数”：横坐标通常为“试验时间”（单位：h或min），需与盐雾试验的时间同步（如从试样放入盐雾箱的时刻开始计时）；纵坐标为“腐蚀电流密度”（单位：μA/cm²）或“腐蚀电流”（单位：μA），优先选用电流密度（归一化试样面积，消除试样大小的影响）。

数据预处理是保证曲线准确性的关键：首先需去除“异常值”——如监测过程中因盐雾滴落到电极导致的瞬间电流峰值（通常远高于相邻数据的2倍以上），可通过“3σ原则”识别并删除。

其次，对波动较大的连续监测数据，可采用“移动平均法”（如5点移动平均）平滑曲线，突出趋势变化；最后，若电流变化范围较大（如从1μA/cm²到1000μA/cm²），建议采用“对数纵坐标”（log(I)），避免小电流阶段的曲线被压缩成“平线”。

绘制工具的选择需兼顾“易用性”与“专业性”：Excel适合简单的曲线绘制（如单试样的I-t曲线），可通过“插入散点图+平滑线”实现；Origin或Matlab则适用于多试样的对比分析（如不同镀层厚度的试样曲线叠加），能更精准地调整坐标轴、添加误差线（反映多次重复试验的数据离散性）。

例如，在304不锈钢的盐雾试验中，连续监测得到的电流数据波动较大（因表面钝化膜的局部破坏与修复），采用5点移动平均法处理后，曲线的“波动幅度”从±20%降低到±5%，更清晰地呈现出“钝化膜稳定期”（约6-24h）的电流平台（约10μA/cm²）。

典型腐蚀阶段的曲线特征分析

金属材料在盐雾中的腐蚀通常分为“三个典型阶段”，对应I-t曲线的不同特征：

1、初始活化阶段（0-t₁）：试样表面的原始氧化膜（如金属在空气中形成的自然氧化膜）被盐雾中的氯离子（Cl⁻）破坏，暴露的新鲜金属表面发生快速阳极溶解，因此腐蚀电流快速上升，形成“初始峰值”（I₁）。峰值的大小与氧化膜的厚度、氯离子的浓度正相关——如铝合金的自然氧化膜较薄，初始峰值（约100-500μA/cm²）远高于不锈钢（约10-50μA/cm²）。

2、中期稳定阶段（t₁-t₂）：随着腐蚀反应的进行，金属表面逐渐形成“腐蚀产物层”（如铁的Fe(OH)₂、Fe₃O₄，锌的Zn(OH)₂、ZnO），这些产物层会阻碍氯离子的渗透和阳极溶解，因此腐蚀电流逐渐下降并趋于稳定（形成“平台区”，电流值I₂）。平台区的电流大小反映了腐蚀产物的“保护性能”——如铬酸盐处理的铝合金，平台电流（约5μA/cm²）远低于未处理的铝合金（约50μA/cm²），说明铬酸盐膜的防护效果更好。

3、后期加速阶段（t₂之后）：当腐蚀产物层因“内应力”（如产物体积膨胀）或“盐雾冲刷”发生破裂时，新鲜金属表面再次暴露，腐蚀电流会快速上升（形成“二次峰值”I₃），此时腐蚀进入“局部腐蚀阶段”（如点蚀、缝隙腐蚀）。二次峰值的出现时间（t₂）是材料“耐腐蚀寿命”的重要指标——如不锈钢的t₂约为72h，而涂漆钢板的t₂可延长至168h以上。

例如，未镀铬的铜合金在盐雾试验中，初始活化阶段（0-2h）电流从10μA/cm²上升至200μA/cm²；中期稳定阶段（2-24h）电流下降至50μA/cm²（腐蚀产物Cu₂O形成）；后期加速阶段（24h后），Cu₂O膜破裂，电流上升至1000μA/cm²以上，对应试样表面出现明显的点蚀坑。

镀层金属的I-t曲线差异及解读

镀层金属是金属材料常用的防护手段，不同镀层的I-t曲线特征差异显著，直接反映其防护机制：

1、镀锌层：镀锌层通过“牺牲阳极保护”机制防护钢基底。其I-t曲线特征为：初始阶段（0-2h）出现“高电流峰值”（锌层快速溶解，电流密度约500-1000μA/cm²）；中期阶段（2-24h）电流逐渐下降至100-200μA/cm²（锌层持续溶解，腐蚀产物Zn(OH)₂覆盖表面）；当锌层消耗完毕（约24-48h），曲线会出现“电流突变”（从200μA/cm²骤升至1000μA/cm²以上），对应钢基底开始腐蚀。峰值大小与镀锌层厚度正相关（厚镀锌层的峰值持续时间更长）。

2、镀镍层：镀镍层通过“屏障保护”机制防护基体（镍的钝化膜抑制腐蚀）。其I-t曲线特征为：初始阶段（0-1h）电流较低（约10-50μA/cm²，镍的自然钝化膜）；中期阶段（1-72h）电流缓慢上升（镍层逐渐溶解，钝化膜破坏）；后期阶段（72h后），若镍层未完全消耗，电流保持在100-200μA/cm²（镍层的均匀腐蚀）；若镍层耗尽，电流会突变（钢基底腐蚀）。镀镍层的曲线波动较小，说明其腐蚀过程更平稳。

3、镀铬层：镀铬层的防护机制是“钝化膜保护+硬度防护”（铬的钝化膜极其稳定）。其I-t曲线特征为：长期保持“低电流平台”（约1-10μA/cm²），几乎无明显的峰值或突变（除非铬层出现划痕）。例如，硬铬镀层（厚度50μm）在720h盐雾试验中，电流始终维持在5μA/cm²以下，说明铬层的防护效果极佳。

4、镀铝层：镀铝层通过“形成致密的Al₂O₃膜”防护基体。其I-t曲线特征为：初始阶段（0-1h）电流上升至50μA/cm²（Al₂O₃膜的初始破坏）；中期阶段（1-168h）电流下降至10μA/cm²以下（Al₂O₃膜的自我修复）；后期阶段（168h后），若铝层未破坏，电流保持稳定，若铝层破坏，电流上升（基体腐蚀）。镀铝层的曲线稳定性优于镀锌层，适用于长期腐蚀环境。

腐蚀产物对曲线趋势的影响机制

腐蚀产物是I-t曲线趋势变化的核心驱动因素，其“化学组成、物理结构、电化学性能”直接影响腐蚀电流的大小：

1、致密绝缘型产物：如不锈钢表面的Cr₂O₃、铝合金表面的Al₂O₃，这些产物结构致密、导电性差，能有效阻挡氯离子渗透和电子转移，因此会导致腐蚀电流“持续下降并保持低水平”（如不锈钢的I-t曲线平台区电流<10μA/cm²）。若产物层未破坏，曲线会长期稳定。

2、疏松多孔型产物：如钢铁表面的Fe(OH)₂、Fe₃O₄，这些产物结构疏松、孔隙率高，氯离子可通过孔隙到达金属表面，继续引发腐蚀反应。因此，这类产物的“保护作用有限”，腐蚀电流会在中期阶段保持“较高的平台值”（如未处理钢铁的平台电流>50μA/cm²），且容易因孔隙扩大导致后期电流上升。

3、导电型产物：如铜合金表面的Cu₂O、CuCl，这些产物具有一定导电性，会在金属表面形成“微电池的阴极”，加速阳极溶解反应（即“自催化腐蚀”）。因此，导电型产物会导致腐蚀电流“持续上升”（如铜合金的I-t曲线无明显平台区，从初始的10μA/cm²上升至1000μA/cm²以上）。

4、溶解性产物：如镀锌层表面的Zn(OH)₂，在盐雾环境中会与NaCl反应生成可溶的ZnCl₂，导致产物层“持续溶解”，无法形成稳定的保护层。因此，溶解性产物会导致腐蚀电流“保持较高水平”（如镀锌层的平台电流>100μA/cm²），且锌层消耗速度快（曲线的突变时间早）。

例如，镀镉钢板的腐蚀产物是Cd(OH)₂（疏松型），其I-t曲线中期平台电流约为200μA/cm²；而镀镉-钛合金的腐蚀产物是CdTiO₃（致密型），平台电流约为20μA/cm²，说明合金化改变了腐蚀产物结构，提升了防护效果。

常见异常曲线的原因排查

在盐雾试验中，常出现异常I-t曲线，需结合试验过程排查原因：

1、初始电流为0：曲线起点电流为0，且长时间无变化。原因多为“电极连接不良”（如工作电极与导线接触松动、参比电极盐桥断裂）或“试样表面有油污”（油污隔绝了盐雾与金属表面，未发生腐蚀反应）。排查方法：试验前检查电极连接（用万用表测试导通性），试样表面用丙酮或乙醇清洗，去除油污。

2、电流持续上升无平台：曲线从初始阶段就持续上升，无中期稳定平台。原因可能是“腐蚀产物为导电型”（如铜合金的Cu₂O）或“试样表面有缝隙”（缝隙腐蚀导致自催化反应，电流持续增加）。排查方法：分析腐蚀产物的组成（用XRD或EDS），检查试样密封情况（是否有环氧树脂未覆盖的缝隙）。

3、电流突然下降至0：曲线在试验过程中突然下降至0，且不再恢复。原因多为“工作电极断裂”（如试样因腐蚀变薄，在盐雾冲刷下断裂）或“监测设备故障”（如工作站断电、电极导线断裂）。排查方法：立即打开盐雾箱检查试样状态（是否断裂），测试设备电源及导线（是否导通）。

4、曲线波动剧烈：电流值在短时间内大幅波动（如从10μA/cm²骤升至1000μA/cm²，再骤降）。原因可能是“盐雾滴直接撞击电极”（盐雾滴形成的导电通路导致电流瞬间增大）或“参比电极电位漂移”（盐桥干燥或污染）。排查方法：调整试样位置（避免盐雾直接喷射），更换参比电极的盐桥溶液（保持湿润）。

例如，某试样的I-t曲线初始电流为0，排查发现是环氧树脂密封时，试样表面残留的油污未清理干净，导致盐雾无法接触金属表面；清理油污后重新试验，曲线恢复正常（初始电流上升至50μA/cm²）。