材料耐腐蚀性能的评价方法.doc

材料耐腐蚀性能的评价方法工程材料在使用时,一定要考虑材料在相应工况环境下的耐蚀能力。也就是说,材料在此环境下是否会发生严重的腐蚀,从而导致工程结构的失效。因此, 如何评价在工况环境下,材料表面腐蚀的形态、腐蚀的速度就显得非常具有现实的工程意义。概括起来,工程材料的耐腐蚀性能的评价方法可以分为三大类:重量法、表面观察法和电化学测试法。 重量法重量法是材料耐蚀能力的研究中最为基本,同时也是最为有效可信的定量评价方法。尽管重量法具有无法研究材料腐蚀机理的缺点,但是通过测量材料在腐蚀前后重量的变化,可以较为准确、可信的表征材料的耐蚀性能。也正因为如此, 它一直在腐蚀研究中广泛使用,是许多电化学的、物理的、化学的现代分析评价方法鉴定比较的基础。重量法分为增重法和失重法两种,他们都是以试样腐蚀前后的重量差来表征腐蚀速度的。前者是在腐蚀试验后连同全部腐蚀产物一起称重试样,后者则是清除全部腐蚀产物后称重试样。当采用重量法评价工程材料的耐蚀能力时,应当考虑腐蚀产物在腐蚀过程中是否容易脱落、腐蚀产物的厚度及致密性等因素后,在决定选取哪种方法对材料的耐蚀性能进行表征。对于材料的腐蚀产物疏松、容易脱落且易于清除的情况,通常可以考虑采用失重法。例如,通过盐雾试验评价不同镁合金的耐蚀性能时,就通常采用失重法,图1。而对于材料的腐蚀产物致密、附着力好且难于清除的情况,例如材料的高温腐蚀,通常可以考虑采用增重法图 2。为了使各次不同实验及不同种类材料的数据能够互相比较,必须采用电位面积上的重量变化为表示单位,及平均腐蚀速度,如 -2h -1 。根据金属材料的密度又可以把它换算成单位时间内的平均腐蚀深度,如m/a 。这两类的速度之间的图1失重法测试镁合金腐蚀速度 Ni– 30Cr – 8Al – 铸态合金、溅射涂层、渗铝涂层在(a) 1000 ℃高温氧化增重动力学曲线(b) Na 2 SO 4 +25%wtNaCl 热腐蚀增重动力学曲线换算公式为: ? AB73 .8?式中 A-按重量计算的腐蚀速度, -2h -1; B-按深度计算的腐蚀速度, mm/a ; ρ-金属材料密度, -3。从腐蚀实验前后的试样重量变化计算腐蚀速度 V(mm/a ),公式为: tA W V?????? 87600 式中ΔW-试样失重, g; ρ-金属材料密度, -3; A-试样面积, cm 2; t-试验周期, h。失重法的关键操作之一就是完全清除腐蚀产物,而又不损伤基体金属。常用工程材料去处表面腐蚀产物的标准方法如表所示。采用失重法对材料进行腐蚀性能评价时,由于不同的研究者会采用不同的试样尺寸、腐蚀介质以及试验温度,导致所获得的数据很难具有可比性。因此,为了解决这个问题,人们规范了一种标准的腐蚀试验方法—盐雾腐蚀试验。目前, 工业界普遍通过盐雾试验并结合失重测试来表征材料的耐腐蚀性能。根据 ASTM B117 的要求,试样以 15-30 度的倾角放置,采用 5%的NaCl 溶液进行雾化喷雾, 试验温度 35℃。盐雾实验要求盐雾箱内的容积要足够大,不得将盐雾直接喷射到实验的表面。 表面观察法 宏观观察就是对材料在腐蚀前后及去除腐蚀产物前后的形态做肉眼分析,还应该注意腐蚀产物的形态和分布,以及他们的厚度、颜色、致密度