金属腐蚀研究方法
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金属腐蚀实验方法金属腐蚀是指金属在与周围环境接触时,由于化学反应而逐渐受到破坏的过程。
为了研究金属腐蚀的机理以及寻找有效的防腐措施,科学家们进行了大量的金属腐蚀实验。
下面将介绍几种常见的金属腐蚀实验方法。
1.大气腐蚀实验:大气中的氧气、水蒸气和气体等对金属具有一定程度的腐蚀作用。
通过将金属样品置于模拟大气环境中,观察金属表面的变化,可以评估金属腐蚀的速度和方式。
实验可以在实验室内进行,使用加速腐蚀试验装置模拟多种大气环境条件。
2.氧化腐蚀实验:金属的氧化腐蚀是指金属与氧气反应生成金属氧化物的过程。
常用的方法是将金属样品置于模拟氧化环境中,如水蒸气或热空气中,观察金属表面的颜色变化、表面形貌变化等。
也可以使用电化学方法测量氧化膜的阻抗、厚度等参数。
3.电化学腐蚀实验:电化学腐蚀实验是通过在电解质溶液中通过金属样品与参比电极之间施加不同的电位,研究金属在不同电位下的电流响应、电化学反应和腐蚀速度等。
常用的电化学腐蚀实验方法包括极化曲线、交流阻抗谱和电位动力学等。
4.加速腐蚀实验:为了研究腐蚀过程中的变化规律,科学家们通常采用加速腐蚀实验方法,通过人为增加腐蚀速率的方式,缩短实验时间。
常用的加速腐蚀实验方法包括盐雾腐蚀实验、酸腐蚀实验、碱腐蚀实验等。
5.微观腐蚀实验:微观腐蚀实验主要通过电子显微镜和原子力显微镜等技术,观察金属表面的微观形貌和成分变化。
这些实验方法可以研究腐蚀产物的形成规律、腐蚀与材料微观结构的关系等。
总之,金属腐蚀实验方法多种多样,可以从不同角度对腐蚀过程进行研究。
这些实验方法不仅有助于了解金属腐蚀的机理,还可以为防腐材料的研发和应用提供参考。
金属的腐蚀实验金属的腐蚀实验是一种常见的科学实验,旨在研究金属在特定条件下受到腐蚀的情况,以便分析金属材料的性能及其在特定环境中的适用性。
本文将介绍金属腐蚀实验的背景、实验方法、结果分析和实验应用,以及对腐蚀防护的探讨。
一、背景腐蚀是指金属在特定环境中与外界介质的相互作用下产生的化学或电化学反应。
腐蚀会导致金属材料的破坏和性能下降,影响工业设备的正常运行和寿命。
了解金属腐蚀现象对于材料科学和工程实践至关重要。
二、实验方法1. 实验材料本次实验选择了钢铁、铝、铜和镀锌板作为研究对象。
这些金属在现实应用中被广泛使用,对其腐蚀性能的研究具有实际意义。
2. 实验装置采用恒温水槽,确保实验条件的一致性。
在水槽内设置腐蚀试样的支架,以保持试样的稳定和相对位置的一致。
3. 实验步骤(1) 准备试样:将金属试样进行充分抛光和清洗,确保试样表面干净光滑。
(2) 安装试样:将试样固定在试样支架上,并将其放入恒温水槽中。
(3) 添加介质:向恒温水槽中加入腐蚀介质,如盐水或酸溶液,保证介质的浓度和温度的一致性。
(4) 实验观测:在规定的时间段内,记录试样的质量变化和表面形态变化。
三、结果分析通过一定时间的实验观测,得出如下结果:1. 不同金属材料的腐蚀程度不同。
在相同的实验条件下,铝和铜的腐蚀程度明显低于钢和镀锌板。
2. 相同金属材料在不同腐蚀介质中也会有差异。
在盐水中,腐蚀程度较大,而在酸溶液中,腐蚀程度较小。
3. 腐蚀程度随时间的推移而加剧。
初始阶段腐蚀缓慢,随着时间的推移,腐蚀速度逐渐增加。
四、实验应用金属腐蚀实验的结果可以为材料科学、工程设计和工业制造提供参考:1. 材料科学:通过研究金属腐蚀现象,科学家可以深入了解金属材料的特性和行为,为新材料的研发提供依据。
2. 工程设计:在设计工程结构时,需要考虑金属材料的腐蚀问题。
金属腐蚀实验可以帮助工程师选择适合特定环境的材料,并优化设计方案。
3. 工业制造:在工业生产中,金属材料常受到潮湿、酸碱等环境的影响。
金属腐蚀与防护研究一、引言金属腐蚀作为一种常见的现象,给我们的生产和生活带来了很大的困扰。
为了更好地了解金属腐蚀的原理和探索防护方法,许多研究人员进行了深入的探索和研究。
本文将介绍金属腐蚀的基本原理、常见的腐蚀类型以及一些有效的防护方法。
二、金属腐蚀的原理金属腐蚀是指金属在特定环境条件下与周围介质发生化学反应,导致其性能和结构的不可逆变化。
腐蚀的主要原理是电化学反应,其中包括阳极的金属离子溶解和阴极的还原过程。
在腐蚀过程中,金属表面上形成了氧化物、氢氧化物或其他溶解物,从而导致金属的腐蚀破坏。
三、金属腐蚀的类型1. 干腐蚀干腐蚀是指处于干燥环境中的金属腐蚀。
这种腐蚀主要是由于金属表面吸附了一些有害的气体或微粒,然后在高温或高湿度条件下发生了气固或固固反应,导致金属发生腐蚀破坏。
2. 湿腐蚀湿腐蚀是指金属在湿润环境中受到化学物质的侵蚀作用。
湿腐蚀的常见类型包括酸腐蚀、碱腐蚀和盐水腐蚀等。
酸腐蚀是指金属受到酸性介质的腐蚀,碱腐蚀是指金属受到碱性介质的腐蚀,而盐水腐蚀则是指金属受到盐水侵蚀的情况。
四、金属腐蚀的防护方法1. 防止接触腐蚀介质最简单有效的防护方法是避免金属与腐蚀介质接触。
可以通过涂覆保护层、使用防腐漆等方式,在金属表面形成一层保护膜,以隔绝金属与腐蚀介质之间的直接接触。
2. 使用合金材料一些合金材料具有更好的抗腐蚀性能。
通过使用合金材料,可以减少金属腐蚀的风险。
例如,不锈钢是由铁、铬、镍等元素组成的合金材料,具有较好的耐腐蚀性能。
3. 阳极保护阳极保护是一种通过扩散阳极保护物质的方法来防止金属腐蚀的技术。
常见的阳极保护技术包括电流阴极保护、阳极保护涂层等。
通过这些技术,可以在金属表面形成保护层,从而抵御腐蚀的发生。
4. 缓蚀剂的使用缓蚀剂是一种添加在腐蚀介质中的物质,它能够与金属表面发生化学反应,形成一层保护膜,从而防止金属腐蚀的发生。
常见的缓蚀剂包括有机胺、磷酸盐等。
五、结论金属腐蚀是工业生产和日常生活中不可避免的问题,它给我们带来了很多损失。
电化学方法研究金属材料的腐蚀机制腐蚀是金属材料在特定环境中受到化学或电化学作用而逐渐失去其原有性能的过程。
腐蚀不仅会导致金属材料的损失,还会对工业生产和日常生活造成严重影响。
因此,研究金属材料的腐蚀机制对于预防和控制腐蚀具有重要意义。
电化学方法是研究金属材料腐蚀机制的重要手段之一。
它基于电化学原理,通过测量金属材料与电解质溶液之间的电流和电势变化,来揭示腐蚀过程中的电化学反应。
电化学方法主要包括极化曲线、交流阻抗谱和电化学噪声等技术。
极化曲线是最常用的电化学方法之一,它通过测量金属材料在不同电位下的电流变化,来研究腐蚀过程中的电化学反应。
在极化曲线中,通常包括阳极极化曲线和阴极极化曲线。
阳极极化曲线反映了阳极区域的电化学反应,阴极极化曲线反映了阴极区域的电化学反应。
通过分析极化曲线的形状和斜率,可以推断出金属材料的腐蚀类型和腐蚀速率。
交流阻抗谱是一种用于研究金属材料腐蚀机制的频率域电化学方法。
它通过在金属材料上施加交流电信号,并测量金属材料与电解质溶液之间的交流电阻,来分析腐蚀过程中的电化学反应。
交流阻抗谱可以提供金属材料的电化学等效电路模型,通过拟合等效电路模型的参数,可以了解金属材料的电化学反应动力学和界面特性。
电化学噪声是一种基于噪声分析原理的电化学方法。
它通过测量金属材料与电解质溶液之间的微弱电流和电势变化,来研究腐蚀过程中的电化学反应。
电化学噪声可以提供金属材料的功率谱密度,通过分析功率谱密度的特征频率和幅度,可以了解金属材料的腐蚀类型和腐蚀速率。
电化学方法研究金属材料的腐蚀机制具有许多优势。
首先,电化学方法可以在实际工作条件下进行研究,更加接近实际腐蚀环境。
其次,电化学方法可以提供详细的腐蚀动力学信息,包括腐蚀速率、电化学反应速度和界面特性等。
此外,电化学方法还可以用于评估和比较不同防腐蚀措施的效果,为腐蚀预防和控制提供科学依据。
然而,电化学方法也存在一些限制。
首先,电化学方法对实验条件要求较高,包括电解质溶液的配制、电极的制备和测量设备的精度等。
金属材料的腐蚀研究金属材料在生产、制造、使用等过程中,一直被发现具有一定的腐蚀问题。
虽然多年来科学家和工程师们已经尝试寻找方法减少甚至消除腐蚀现象,但是仍有很多应用场景下是难以避免的。
因此,研究金属材料腐蚀的原理和机理,发现和开发能够减少腐蚀的物质,也是至关重要的。
一、腐蚀的原理腐蚀是指金属在作用于周围环境下,经过化学反应而变成其他物质的过程。
常见的腐蚀方式有:电化学腐蚀、机械腐蚀和化学腐蚀等。
电化学腐蚀是最常见的一种。
例如,一块铁在与空气接触时,会发生氧化反应,产生铁氧化物,并渐渐地失去金属性质。
这种过程就是电化学腐蚀。
二、腐蚀的机制(1)金属的电极电位金属的电极电位是决定腐蚀的重要因素之一。
在金属的表面,会形成一层被称为自然氧化膜的涂层,由氧化物和金属材料组成。
该氧化膜可以保护金属的表面免受化学攻击。
金属的电极电位是由金属的自然氧化膜表面和介质之间的化学反应决定的。
当该反应是氧化还原反应时,金属表面的反应速率会比平时快得多。
(2)金属表面的物理结构金属的表面不是光滑的,而是存在着一些颗粒和不规则的凸起。
当该表面与液体或另一物质接触时,会形成许多的微观电池。
这些电池的产生就是机械腐蚀的起因。
它们会随着时间的变化而扩大腐蚀区域。
(3)金属表面的化学反应当金属表面被一种能够在金属中被还原的化合物包裹时,通常会发生化学反应。
例如,当铁表面被包裹在一个含有水分和盐类的环境中时,它可以形成氧化物和一些亚氧化物。
这些产生的化合物会在金属表面上形成一个屏障,阻止化学反应的持续进行。
三、腐蚀的防护腐蚀对金属材料造成了很大的影响,因此寻找防腐方法和材料的开发具有重要的意义。
以下是一些腐蚀防护方法:(1)油漆覆盖:使用油漆或其他表面涂料可以在金属表面形成一层保护膜,防止化学物质侵入。
(2)电沉积:通过使金属表面电沉积一层非金属材料(如锌、铝等)来保护金属表面免受外界环境影响。
(3)缓蚀剂:缓蚀剂是一种特殊的化学品,可以减少金属腐蚀的速率,通常是通过改变金属表面的电荷分布来实现。
金属腐蚀调查报告金属腐蚀调查报告(一)摘要:金属腐蚀是一种常见的现象,对金属材料的性能和结构造成严重影响。
为了深入了解金属腐蚀现象,我们开展了一项调查研究。
本报告将讨论金属腐蚀的原因、影响因素以及预防措施。
一、引言金属腐蚀是指金属表面在与外界环境接触时,受到化学或电化学作用而发生的物理和化学变化。
这种变化导致了金属物质的损失,从而降低了金属的机械强度和抗腐蚀性能。
金属腐蚀是一个复杂的过程,涉及多种因素。
为了更好地理解和应对金属腐蚀问题,我们进行了大规模的调查研究。
二、调查方法我们通过对多个金属材料进行长期观察和实验分析,收集了大量关于金属腐蚀的数据和样本。
这些数据包括金属的成分、环境条件、腐蚀程度以及金属表面形貌等信息。
我们还对金属腐蚀的原因进行了深入分析,并采取了措施进行预防。
三、调查结果与讨论3.1 金属腐蚀的原因经过对大量数据的分析,我们得出了以下几点关于金属腐蚀的原因:首先,金属的成分会直接影响其抗腐蚀性能。
不同成分的金属在相同环境条件下会有不同的腐蚀程度;其次,环境因素也是金属腐蚀的重要原因。
例如,湿度、温度、酸碱度等环境条件会对金属腐蚀速度产生影响;最后,金属表面的缺陷和形貌也是腐蚀的重要源头。
表面缺陷会使得金属更容易受到腐蚀。
3.2 金属腐蚀的影响因素金属腐蚀受多种因素的影响,主要包括以下几个方面:首先,金属材料的使用条件会影响其腐蚀程度。
例如,在潮湿的环境中,金属腐蚀速度更快;其次,金属材料的成分和微观结构也会对腐蚀产生影响。
不同成分的金属腐蚀程度不同,而细粒度的金属更容易发生腐蚀;最后,金属的表面处理和保护措施也会对腐蚀产生影响。
例如,对金属表面进行涂层处理可以有效延缓腐蚀进程。
3.3 金属腐蚀的预防措施为了有效预防金属腐蚀,我们提出了以下几点建议:首先,根据具体情况选择合适的金属材料。
在具有较高腐蚀倾向的环境条件下,选择抗腐蚀性能好的金属;其次,加强对使用环境的控制。
例如,保持适当的湿度和温度,避免暴露在强酸、强碱等腐蚀性环境中;最后,加强金属材料的表面处理和保护措施。
金属材料的腐蚀和防护研究引言金属材料在许多领域中都扮演着重要的角色,但不可避免地,金属材料在使用过程中会遭受腐蚀的侵蚀。
腐蚀不仅会破坏金属材料的外观,还会降低其性能和使用寿命。
因此,针对金属材料的腐蚀问题进行研究并采取相应的防护措施显得尤为重要和必要。
一、腐蚀的基本原理1.1 电化学腐蚀电化学腐蚀是金属材料最常见的腐蚀形式之一。
在电化学腐蚀中,金属材料与其周围环境中的电解质发生电化学反应,从而导致腐蚀。
常见的电化学腐蚀反应包括金属的氧化、金属离子的溶解以及电子和离子的迁移。
1.2 物理腐蚀物理腐蚀主要是指金属材料在特殊环境中发生的机械磨损和疲劳,例如摩擦腐蚀、冲蚀腐蚀和疲劳腐蚀等。
二、金属材料的腐蚀问题影响因素2.1 环境因素环境因素对金属材料的腐蚀产生了重要影响。
例如,高温、潮湿、酸碱和盐等环境条件都会对金属材料的腐蚀速度产生重要影响。
2.2 金属材料本身的性质不同金属材料的物理化学性质决定了它们对腐蚀的抵抗能力。
例如,不锈钢因其含有铬元素而具有良好的抗腐蚀性能,而铁则容易被氧化。
三、金属材料腐蚀的防护方法3.1 表面涂层在金属材料表面涂层是一种常见的防腐方法。
涂层可以形成一层保护膜,隔绝金属与外界环境的直接接触,从而实现防腐目的。
在选择涂层材料时需要考虑涂层的粘附性、耐腐蚀性和耐磨损性等因素。
3.2 阳极保护阳极保护是通过在金属材料表面施加一定的电流,使金属材料成为阴极,从而减缓或阻止金属的腐蚀。
该方法常用于船舶、油气管道等金属结构的防护。
3.3 添加抗腐剂在金属材料制备过程中,添加一些抗腐剂可以提高金属材料的抗腐蚀性能。
例如,在制备钢材时可以添加铬元素来提高其抗腐蚀性能。
3.4 金属涂覆金属涂覆是将一层耐腐蚀性能较好的金属材料涂覆在另一种金属材料表面,增加该金属材料的抗腐蚀性能。
常见的金属涂覆方法包括镀层、热喷涂和电镀等。
结论金属材料的腐蚀问题对许多领域都具有重要意义。
电化学腐蚀和物理腐蚀是金属材料最常见的腐蚀形式,环境因素和金属材料本身的性质是影响金属材料腐蚀的重要因素。
金属腐蚀机理研究金属腐蚀是指金属表面逐渐被氧化或与其它物质发生化学反应,导致金属物质发生变化,最终导致其失去良好的功能。
腐蚀的原因通常有很多,可以是化学的、电化学的或其他环境因素的影响。
因此,金属腐蚀的机理一直是研究人员关注的问题。
本文将探讨金属腐蚀的机理研究。
1. 基本概念金属腐蚀是指金属物质在特定环境下发生化学反应而损失性能的过程。
通常情况下,金属表面会逐渐被氧化或与其他物质发生反应,导致其表面出现锈蚀、褪色等现象,最终导致金属失去功能。
金属腐蚀的速度往往受到温度、湿度、环境物质等因素的影响。
2. 腐蚀类型金属腐蚀的类型主要包括以下几种:(1)化学腐蚀:金属在特定酸碱环境下被氧化或还原,发生化学反应,导致其表面发生化学变化。
(2)电化学腐蚀:金属与其他导体在电解质中发生电化学反应,形成电化学腐蚀,环境的酸度、温度、电场等因素均会影响电化学腐蚀的速率。
(3)材料腐蚀:同时存在两种或多种金属时,在特定环境下金属间可发生化学反应,导致其受到腐蚀的影响。
3. 腐蚀机理金属腐蚀的机理往往由多种因素构成,包括化学、电化学、力学、环境和材料等因素。
在化学作用下,金属表面上的化学物质与氧气和水反应,使金属表面氧化或还原。
在电化学腐蚀下,金属表面上的物质在电解质中形成电化学反应。
而在环境方面,金属表面上积聚的含物会在特定环境下促进腐蚀的发生,比如空气中的氧气和潮湿空气中的水汽。
4. 腐蚀措施针对腐蚀还有一些措施可以使用。
以下是一些常用的方法:(1)物理防护:通过保护层(如漆面、油漆或化合物)等物理层保护金属表面,防止氧化或腐蚀的发生。
(2)化学防护:通过溶液中的化学溶剂或添加物来控制环境下金属表面的腐蚀并保护其表面。
(3)电化学防护:通过提供不同电位的电极,控制金属表面的反应,防止电化学腐蚀的发生。
(4)材料防护:通过使用具有抗腐蚀性质的材料来制成金属部件,并将其应用于环境中,以防止腐蚀的发生。
5. 结论金属腐蚀是一个复杂的问题,其机理涉及到多个领域的知识,如化学、电化学、材料学等。
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金属材料的腐蚀行为研究随着工业和科技的发展,金属材料在各个领域得到广泛应用,但金属腐蚀问题也日益凸显。
腐蚀是指金属与周围环境中的气体、液体或其他物质发生化学或电化学反应而遭受侵蚀的现象。
金属材料的腐蚀不仅破坏了材料的完整性和功能,还可能对人类生产和生活造成严重的影响。
因此,研究金属材料的腐蚀行为具有重要的理论和实际意义。
一、腐蚀机理研究腐蚀机理是研究金属腐蚀行为的核心内容。
金属腐蚀的机理主要包括电化学腐蚀和化学腐蚀两种类型。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电化学条件下与周围介质发生氧化还原反应导致腐蚀的过程。
在电化学腐蚀中,金属被划分为阳极和阴极两个区域,并在金属表面形成电化学电池。
阳极区发生氧化反应,金属被氧化成阳离子并释放出电子,而阴极区则发生还原反应,金属离子被还原成金属。
2. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属与周围介质发生化学反应产生的腐蚀现象。
化学腐蚀通常发生在金属表面的一层薄膜上,该薄膜可以是氧化物、硫化物或其他化合物。
这些薄膜会破坏金属的表面保护层,从而导致金属遭受腐蚀。
二、腐蚀行为研究方法为了深入了解金属材料的腐蚀行为,科学家采用了多种研究方法。
1. 电化学测试电化学测试是研究金属腐蚀行为最常用的方法之一。
通过在不同电位下测量金属表面电流和电压的变化,可以了解金属腐蚀速率、腐蚀类型以及腐蚀的机理。
2. 腐蚀速率测定腐蚀速率是评估金属腐蚀严重程度的指标之一。
可以通过浸泡试样在腐蚀介质中的时间来计算腐蚀速率,也可以使用重量损失法、电化学阻抗谱等方法进行测定。
3. 表面分析技术表面分析技术是研究金属腐蚀行为的重要手段,包括扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能量散射光谱(EDS)等。
这些技术可以观察和分析金属表面形貌、薄膜组成以及相变等特征,从而揭示出金属腐蚀的细观过程。
三、腐蚀控制和防护研究金属腐蚀对工程建设和设备运行造成了巨大的经济损失。
因此,如何有效地控制和防护金属腐蚀成为了研究的重点。
金属腐蚀研究方法院(系):材料科学与工程学院专业班级:金材1101班学生姓名:卢阳学号:201112030109完成日期:2014年11月16日金属腐蚀研究方法——缝隙腐蚀的研究缝隙腐蚀是在电解质溶液(特别是含有卤族离子的介质)中,在金属与金属或金属与非金属表面之间狭窄的缝隙内,溶液的移动受到阻滞,当缝隙内溶液中的氧耗竭后,氯离子从缝隙外向缝隙内迁移,金属氯化物的水解酸化过程发生,导致钝化膜的破裂而产生与自催化点腐蚀相类似的局部腐蚀。
缝隙腐蚀现象非常普遍,对一些耐蚀金属材料的危害尤其明显[1]。
1、缝隙腐蚀的机理[2]缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。
在初期阶段,发生金属的溶解和阴极的氧还原为氢氧离子的反应:阳极:M→M++e 阴极:O2+2H2O+4e→4OH-阳极阴极此时金属和溶液之间电荷是守恒的,金属溶解产生的电子立即被氧还原消耗掉。
在经过一段时间后,缝内的氧消耗完后,氧的还原反应不再进行。
这时缝内缺氧,缝外富氧,形成了氧浓差电池,金属M在缝内继续溶解,缝内溶液中M+过剩,为了保持电荷平衡,缝隙外部迁移性大的阴离子(如氯离子)迁移到缝内,同时阴极过程转到缝外。
缝内已形成金属的盐类(包括氯化物和硫酸盐)发生水解:M+CI+H2O→MOH↓+H+CI-结果使缝内pH值下降,可达2至3,这就促使缝内金属溶解速度增加,相应缝外邻近表面的阴极过程,即氧的还原速度也增加,使外部表面得到阴极保护,而加速了缝内金属的腐蚀。
而Myer等人认为,至少还有氢离子、中性盐和缓蚀剂的浓差电池存在于缝隙腐蚀过程中,Brown以水解后局部酸化引起局部腐蚀的依据,提出了闭塞腐蚀电池(occluded corrosion cell)的概念。
另外,Fontana和Rosefeld等人,指出了蚀孔或缝隙闭塞电池的自催化理论。
缝内外溶液的对流和扩散受阻,导致闭塞区贫氧,缝隙外仍然富氧,造成的氧浓差电池使缝隙内金属的电位低于缝隙外金属的电位,pH值的降低以及H+和Cl-的作用(HCl)使金属处于活化状态,促进闭塞区内金属的溶解,形成二次腐蚀产物Fe(OH)3在缝口,造成正电荷过剩,Cl-迁入。
而氯化物在水中发生水解,使缝隙内介质(H+离浓度增加)酸化,pH值下降,因此,加速了阳极的溶解。
阳极的加速溶解,又引起更多的Cl-离子迁入,氯化物浓度又增加,氯化物的水解又使介质进一步酸化,如此反复循环,形成了一个闭塞电池内的自催化效应。
2、缝隙腐蚀试验方法在相对闭塞的狭小缝隙中存留的溶液容量甚微,因此必须设计一些特殊的研究方法才能有效地研究缝隙腐蚀行为。
迄今为止采用的研究方法可归纳为三类,真实缝隙中的测量、数学模拟法、模拟缝隙测量。
真实缝隙中的测量又分为原位测量法和取样分析法,可是无论是原位测量还是取样分析都会因缝隙狭小,测量和取样困难而影响实验精度。
数学模拟法目前模型尚未统一。
模拟缝隙测量的方法采用较多,有的已形成国家标准,主要分为浸泡试验和电化学试验两大类。
浸泡试验法中有三氧化铁试验(GB/T 10127-2002.),多缝隙试样试验,临界缝隙腐蚀温度试验,活性炭加速试验等。
电化学测试法(GB/T 13671-1992.)中有临界(再钝化)电位测试法,去钝化pH 值比较法,稳态pH 值与去钝化pH 值比较法等。
3、22Cr 双相不锈钢缝隙腐蚀[3]国内外对22Cr 双相不锈钢缝隙腐蚀的研究结果表明,其缝隙腐蚀性能优于18 -5Mo 型双相不锈钢,与316L 奥氏体不锈钢相当,但低于25Cr 型同样含钼量的双相不锈钢,在流动的海水中有轻微的缝隙腐蚀。
3.1试验材料试验所用材料为00Cr22Ni5Mo3N 双相不锈钢,其化学成分见表3-1。
表3-1 00Cr22Ni5Mo3N 双相不锈钢化学成分 (wt%) 成分 C Mn Si Cr Ni Mo N S P 含量0.0211.520.3721.475.553.040.130.0030.00143.2化学浸泡法①三氯化铁实验试验方法试验依据GB/T 10127-2002[4]不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀试验方法进行。
将试样加工成50 mm ×25 mm ×3 mm 的薄片,试样的6个表面依次用180#、240#、400#、600#和800#金相砂纸逐级打磨,然后测量尺寸、计算总表面积、用无水乙醇洗净、干燥,称重(精确到0. 001 g)后置于干燥器中备用。
试验溶液是将100 g 分析纯三氯化铁( FeCl 3 ▪6H 2O ) 溶解在用优级纯盐酸和蒸馏水或去离子水配制成的900mL 、0. 05mo l/ L 的盐酸水溶液中。
试验温度分别为22℃±1℃、35℃±1℃、50℃±1℃和75℃±1℃。
试样两侧用2个聚四氟乙烯圆柱夹紧,并用低硫( S ≤0. 02% ) 橡胶带十字形捆好; 12. 7 m m ×1 2. 7 mm 的聚四氟乙烯圆柱顶部加工有宽、深均为1. 6 mm 的垂直槽,防止橡胶带滑动,如图3.2。
本试验共4组,每组试验取三片平行试样,每次试验使用新的试验溶液。
在烧瓶中注入配制好的试验溶液300 m L ,盖上玻璃塞后放入恒温槽装置中将试验溶液加热 到规定温度,之后,将试样水平放在溶液中的支架上,连续进行72h 的浸泡试验,试验过程中试验容器要密,以防溶液蒸发。
试验结束后,取出试样在流水中用尼龙刷清除试样上的腐蚀产物,用无水乙醇洗净、干燥并在干燥器中放置数小时后称重[3]。
1-聚四氟乙烯圆柱;2-试样;3-低硫橡胶带图3.2 FeCl 3溶液缝隙腐蚀试验装置示②试验结果分析图3.3为平均腐蚀速率与试验温度的关系。
从图中可以看出,随着温度的升高,22Cr 双相不锈钢的缝隙腐蚀程度越来越严重,尤其是温度大于35 ℃时,其腐蚀速率急剧上升。
3.3电化学方法 ①试验方法试验依据GB/ T 13671-1992不锈钢缝隙腐蚀电化学试验方法进行。
图3.4所示为由绝缘树脂、塑料管和Φ 10mm ×3 mm 双相不锈钢片镶嵌制成的试样,其中1 cm 2 的试验表面裸露。
试验时将试验表面用砂纸逐级打磨至800 #,然后冲洗, 丙酮除油、干燥。
图3.5为用规定的有机玻璃夹具将1 cm 2的试样表面与尼龙网构成人工缝隙的装配图。
电化学测试由EG& 公司的M237A 恒电位仪和M 5210锁相放大器完成。
电解池采用EG& G 公司的1L 容积的玻璃电解池,辅助电极采用大面积石墨惰性电极,参比电极采用饱和甘汞电极。
扫描速率为1mV / s 。
试验溶液为 3.5% NaCl, 试验温度分别为 30℃±1℃,40℃±1℃, 60℃±1℃,80℃±1℃。
电化学阻抗测试的频率范围为10 mHz~ 100 kHz ,阻抗测量信号采用幅值为5mV 的正弦波。
试验介质为3.5% NaCl 溶液,试验温度分别为30℃、40℃、60℃和80 ℃。
②试验结果分析试验结束后,测得22Cr 双相不锈钢在30℃、40℃、60℃和80 ℃的缝隙腐蚀极化曲线如图3.6所示。
从图3.6可以观察到,22Cr 双相不锈钢的自腐蚀电位随着温度的升高向负方向移动,表明自腐蚀倾向增大;并且钝化区宽度变窄,塔菲尔斜率减小,表明电极的极化率随温度升高而变小,电极反应过程阻力变小,腐蚀速率增大。
缝隙腐蚀发生后,缝隙内作为阳极区,阴极反应由氧去极化逐渐转化为H +去极化,缝隙内pH值降低,图3.3 平均腐蚀速率与试验温度关系1-试样;2-绝缘树脂;3-塑料管;4-导线图3.4 镶嵌式样1-有机玻璃夹;2-玻璃珠;3-聚四氟乙烯垫片;4-镶嵌的试样图3.5 人工缝隙装置缝隙内金属腐蚀阳极反应加剧,腐蚀电位也逐渐负移[5]。
电化学测量结果如表3-3。
表3-3 电化学测量结果试验条件下,22Cr 双相不锈钢的缝隙腐蚀程度随介质温度的升高而急剧上升,同时发现有点腐蚀痕迹。
同时,其自腐蚀电位随温度的升高向负方向移动,自腐蚀倾向增大。
4、Q235钢的缝隙腐蚀采用动电位扫描法研究了碱性条件下氯离子浓度对Q235钢缝隙腐蚀行为的影响。
氯离子对缝隙腐蚀有极强的促进作用,氯离子浓度的增加会导致缝隙腐蚀电位的显著下降,从而大幅度降低了碳钢的抗缝[6]。
4.1试验材料试验材料为Q235钢,试样采用截面为1cm 2的Q235钢,焊接铜丝作为导线,用环氧树脂固封焊接处。
每次试验前,将试样用180#到800#的砂纸按顺序进行打磨,试验面磨光后,用去离子水冲洗,再用无水乙醇丙酮脱脂,最后用吹风机吹干。
表4-1 Q235钢的化学成分 (wt%)成分 C Si Mn P S 含量0.214 0.195 0.644 0.0264 0.02364.2试验方法[6]试验溶液为碱性条件下的NaNO 2+NaCI 和Na 3PO 4低+H 3PO 4+NaCI 溶液体系。
在NaNO 2+NaCI 溶液体系中:通过改变Cl -浓度,配制了0.1mol/L NaNO 2+Xmol/L NaCI 的系列溶液,研究Cl -对碳钢缝隙腐蚀的影响。
溶液用去离子水配制,所用试剂均为分析纯。
通过缝隙腐蚀电位来描述材料的缝隙腐蚀敏感性。
缝隙腐蚀电位是指在阳极极化过程中,由于缝隙腐蚀的发生而使电流密度急剧上升时对应的电位。
采用三电极体系,工作电极为试样,参比电极采用饱和甘汞电极(CSE),辅助电极选用铂电极。
为了满足试验要求,使用如图4-2所示的缝隙腐蚀夹具。
缝隙夹具全部由聚四氟乙烯(PDFE)材料制成。
试样按图4-2装好后浸入溶液,采用恒温水槽控温。
温度控制在(30±l)℃范围,自腐蚀电位稳定后,以0.8mV/s 的速度进行动电位扫描,从而获得阳极极化曲线。
缝隙腐蚀电位可直接在阳极极化曲线上读取。
温度/℃ 自腐蚀电位/mV30 -136 40 -172 60 -266 80-264图3.6 不同温度下的极化曲线缝隙的宽度对缝隙腐蚀有很大影响,所以要尽量保持每次试验中缝隙宽度的一致性。
腐蚀试样被固定在夹具上部的槽中,导线由上部穿出,四个聚四氟乙烯螺栓对称分布于四周,将腐蚀试样紧固于夹具中央,由此产生缝隙,如图4-2所示。
每次安装试样时,通过扭矩扳手调整螺栓以保证每次试验中安装力矩的一致,从而在腐蚀试样和聚四氟乙烯底板间就会产生宽度大致相同的缝隙。
4.3试验结果分析图4-3是Q235钢在不同Cl -浓度的亚硝酸钠溶液中的极化曲线,表4.3是Q235钢在不同Cl -浓度的亚硝酸钠溶液中的自腐蚀电位E corr 和缝隙腐蚀电位E cc 。
综合图4-3和表4.3可知,随着Cl -浓度的增加,溶液的自腐蚀电位呈下降趋势,从-348mV 下降至-608mv,说明Cl -离子对钝化膜有较强的侵蚀性,尤其是在Cl -离子浓度大于0.02mol/L 后,自腐蚀电位下降至-591mV ,表明此时Q235钢很难形成自钝化。