試驗原理
1、重量法
由于腐蝕作用,材料的重量會發(fā)生系統(tǒng)變化,此即重量法測定材料抗蝕能力的理論基礎(chǔ)。雖然近年來發(fā)展了許多新的腐蝕研究方法,但重量法仍然是最基本的定量評定腐蝕的方法,并得到廣泛應(yīng)用。重量法簡單而直觀,適用于實驗室和現(xiàn)場試驗。它分為增重法和失重法兩種。
(1)增重法
當(dāng)腐蝕產(chǎn)物牢固地附著在試樣上,又幾乎不溶于溶液,也不為外部物質(zhì)所玷污,這時可用增重法測定腐蝕破壞程度。增重法適用于評定全面腐蝕和晶間腐蝕 , 而不適用于其它類型的局部腐蝕。增重法試驗過程為,將預(yù)先制備的試樣量尺寸、稱重后置于腐蝕介質(zhì)中,試驗結(jié)束后( 連同已脫落的腐蝕產(chǎn)物 ) 取出,烘干,再稱重。全部增重表征著材料的腐蝕程度。在重量法中,一個試樣通常在腐蝕---時間曲線上只提供一個數(shù)據(jù)點。當(dāng)腐蝕產(chǎn)物確實是牢固地附著于試樣表面, 且具有恒定的組分時,就能在同一試樣上連續(xù)或周期性地測量增重,因而適合于研究腐蝕速度隨時間變化的規(guī)律。
增重法的一個嚴(yán)重缺點是數(shù)據(jù)的間接性,即得到的數(shù)據(jù)包括腐蝕產(chǎn)物的重量,究竟多少材料被腐蝕,還需分析腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)組成來換算。有時腐蝕產(chǎn)物的相組成相當(dāng)復(fù)雜,精確的分析往往有困難。同時多價金屬( 如鐵、銅等 ) 可能會生成幾種化學(xué)組成不同的腐蝕產(chǎn)物,換算比較困難。這些都限制了增重法的應(yīng)用范圍。
(2)失重法
失重法是一種簡單而直接的方法。它不要求腐蝕產(chǎn)物牢固附著在材料表面, 也不考慮腐蝕產(chǎn)物的可溶性,因為試驗結(jié)束后必須從試樣上清除全部腐蝕產(chǎn)物。失重法直接表示由于腐蝕而損失的材料重量,不需經(jīng)過腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)組成分析和換算。這些優(yōu)點債失重法得到廣泛的應(yīng)用。失重法試驗過程為 ,將預(yù)先制備的試樣量尺寸、稱重后置于腐蝕介質(zhì)中,試驗結(jié)束后取出,清除全部腐蝕產(chǎn)物后清洗、干燥、再稱重。 試樣的失重直接表征材料的腐蝕程度。
無論增重法還是失重法,在試驗前后與試驗過程中,在清除腐蝕產(chǎn)物前后,都必須仔細(xì)觀察并記錄材料表面和介質(zhì)中的各種變化。
2、重量法測定結(jié)果評定
重量法是根據(jù)試樣在腐蝕前后的重量變化來測定腐蝕速度的。為了使各次不同試驗及不同試樣的數(shù)據(jù)能夠互相比較,必須采用單位時間內(nèi)單位面積上的重量變化為表示單位,即平均腐蝕速度,如。從腐蝕試驗前后的試樣重量差計算腐蝕速度,公式如下:
增重速度
失重速度
式中 A-―――――試樣面積,m2;
t――――――試驗周期,h;
-――――試樣原始重量,g;
-――――試驗后含與不含腐蝕產(chǎn)物的試樣重量,g;
―――――清除腐蝕產(chǎn)物時同樣尺寸同種材料空白試樣的校正失重。
金屬的腐蝕速度在腐蝕過程中并非恒速地進行,也就是說,其瞬時腐蝕速度可能發(fā)生各種變化。重量法計算的只是平均腐蝕速度,因此,不適用于測定瞬時腐蝕速度。此外,重量法測定的腐蝕速度通常只適用于均勻腐蝕的類型。
由于各種金屬材料的密度不同,即使是均勻腐蝕 ,這種腐蝕速度單位并不能表征腐蝕的損耗深度。為此可將平均腐蝕速度換算成單位時間內(nèi)的平均侵蝕深度〈腐蝕率,如 mm/a,毫米每年〉,這兩類速度之間的換算公式為:
式中 B―――― 按深度計的腐蝕率 ,mm/a ;
―――― 按重量計的腐蝕速度, ;
―――― 金屬材料的密度, 。
3、腐蝕產(chǎn)物清除方法
要正確評定腐蝕結(jié)果,如果選用失重法評定時,必須清除試樣表面的腐蝕產(chǎn)物 ,但又不損傷金屬基材本身。實際上完全不損傷基材是不可能的,只要求損傷對腐蝕結(jié)果無明顯影響即可。對于不同金屬材料和不同的腐蝕產(chǎn)物應(yīng)采用不同的清除腐蝕產(chǎn)物的方法。一般有機械法、化學(xué)法和電解法三種。
a. 機械法 一般先用自來水沖洗,并用橡皮或硬毛刷擦洗,或用木制刮刀、塑料刮刀刮擦。對絕大部分疏松腐蝕產(chǎn)物用此法已可清除干凈。但要完全清除掉腐蝕產(chǎn)物以精確地測試或檢查局部腐蝕狀況時,尚需進一步采用化學(xué)法或電化學(xué)法。
b. 化學(xué)法 選擇適宜的化學(xué)溶液及操作條件 ,通過溶解除去試樣表面的腐蝕產(chǎn)物的方法。為了保護金屬基體 ,在化學(xué)清除的溶液中往往需加入緩試劑。表 1列出一些常用的清除腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)方法。這些方法并不復(fù)雜,但在使用時有可能損傷基材 ,造成試驗誤差;為此,應(yīng)在清除工作的同時,將未經(jīng)腐蝕的同種材料相同尺寸的空白試樣在相同條件下清洗處理,求其失重;然后在實際試樣的失重中減去次數(shù),得出比較合乎真實的試樣失重。
c. 電化學(xué)法 選擇適當(dāng)?shù)年枠O和電解質(zhì),以試樣為陰極外加直流電的電解方法。電解時陰極產(chǎn)生氫氣,在氫氣泡的機械作用下,使腐蝕產(chǎn)物剝離,殘留的疏松物質(zhì)可用機械法沖刷除凈。此法效果較好,空白試樣失重小。適用于許多金屬材料的一種電解操作條件示例如下:電解液為5%,陽極為碳棒,陰極電流密度為20,加入有機緩試劑(如若?。?,2,溫度75℃,暴露時間為3min。
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