材料耐腐蚀性能的评价方法.doc
外国锈蚀等级评价

外国锈蚀等级评价
外国锈蚀等级评价是评价金属材料耐蚀性的重要方法,也是生活中频繁使用的
量化技术之一。
主要是按照国际标准ISO 12944把书面说明划分为5个等级,它们分别是:C1、C2、C3、C4和C5,从最基本的金属防锈等级到最高的金属防锈等级。
C1级主要提供机械防护,对于某些短期或非压力的服务条件足够。
C2类主要
防止其他形式的腐蚀,例如气体腐蚀和有限的化学侵蚀。
C3类金属防锈等级此外,还可以用于长期或低压应用,但不推荐使用高温和冲击环境。
C4类金属防锈等级
是最全面的等级,适用于高压、持久性或对湿热性有要求的所有环境。
C5类是最
高等级,它们可提供最大的保护,能有效防止由海水、咸水和污水引起的金属腐蚀。
通过综合考虑环境条件、系统特性和维护管理等多个因素,我们可以做出准确
的评价,从而选择出合适的金属防锈等级。
除了C1-C5五个等级以外,也可以使用其他类型的划分,比如ISO 21628,即化学和机械环境混合等级划分法。
此外,还
可以通过心理效应等级评价,以确保防护体系不仅具有耐腐蚀性能,而且具有良好的外观效果,为人们的生活提供更加优质的产品。
总而言之,外国锈蚀等级评价是一项灵活的技术,它是由一系列专业的国际标
准和国外的心理效应评价组成的,它使得产品的抗腐蚀性能更加稳定,以满足不同的使用环境要求,为消费者提供更有价值的产品服务。
材料耐腐蚀性能的评价方法

材料耐腐蚀性能的评价方法材料的耐腐蚀性能评价是衡量材料在特定腐蚀环境中抵抗腐蚀的能力。
材料的耐腐蚀性能评价是确保材料能够在特定工作环境下具备稳定性和可靠性的关键要素之一、下面将介绍几种常用的材料耐腐蚀性能评价方法。
1.实验方法实验方法是最常用的评价材料耐腐蚀性能的方法之一、通过设计和执行腐蚀实验,来评估材料的抗腐蚀性能。
常见的实验方法包括浸泡试验、加速腐蚀试验和电化学测量。
浸泡试验是将待评价材料完全浸入特定腐蚀介质中,观察材料的质量损失、表面变化以及腐蚀产物的生成情况。
这种方法可以模拟真实工作环境,但是实验周期长,需要考虑因素较多。
加速腐蚀试验是在实验室中通过模拟工作环境中的腐蚀条件,加速材料的腐蚀过程。
常见的加速腐蚀试验方法包括盐雾试验、湿热试验和循环腐蚀试验等。
通过这些加速腐蚀试验方法,可以快速评估材料的耐腐蚀性能。
电化学测量是通过在腐蚀介质中浸泡一个工作电极、参比电极和计数电极,根据材料在腐蚀介质中的电化学行为来评估材料的耐腐蚀性能。
常见的电化学测量方法包括极化曲线和交流阻抗谱法。
2.材料性能参数通过对材料的特定性能参数进行测量和分析,可以评估材料的耐腐蚀性能。
常见的材料性能参数包括腐蚀速率、失重率、腐蚀电流密度、阻抗等。
通过对这些性能参数的分析,可以评估材料的耐腐蚀性能。
腐蚀速率指的是材料在腐蚀介质中单位时间内腐蚀的深度。
失重率是通过测量材料在腐蚀介质中的质量损失来评估材料的耐腐蚀性能。
腐蚀电流密度是通过电化学测量中的极化曲线来计算的。
阻抗是通过电化学测量中的交流阻抗谱法得到的一个参数。
3.腐蚀产物分析通过对材料腐蚀产物进行分析,可以评估材料的耐腐蚀性能。
腐蚀产物是材料在腐蚀过程中生成的物质,可以通过化学分析、物理分析和电子显微镜等方法进行分析。
腐蚀产物的分析可以帮助了解材料腐蚀过程的机理和材料的耐腐蚀性能。
总结起来,材料耐腐蚀性能的评价方法包括实验方法、材料性能参数的测量和分析,以及腐蚀产物的分析等。
材料耐腐蚀性能的评价方法2

第三,当材料表面覆盖着较厚的腐蚀产物时,进行观察腐蚀形貌时一定要注意将取出腐蚀产物前后的形貌进行综合对比,才能获得准确的结论。
两种材料在未去除腐蚀产物之前形貌相同,去除腐蚀产物后腐蚀形态可能会大相径庭。
例如,316L不锈钢在80℃Na2SO4和NaCl混合溶液中腐蚀4小时后的腐蚀形貌同ZE41镁合金在NaCl溶液中腐蚀12小时的形貌基本相同,腐蚀产物都呈现龟裂状。
但是,去除腐蚀产物后发现,二者的腐蚀形态截然不同:316L不锈钢80℃Na2SO4和NaCl混合溶液中发生的是均匀腐蚀图5,而ZE41发生的则是点蚀,图6。
316L不锈钢80℃Na2SO4和NaCl混合溶液浸泡,去除腐蚀产物前后的腐蚀形貌ZE41镁合金在NaCl溶液浸泡,去除腐蚀产物前后的腐蚀形貌1.1.1电化学测试法电化学测试方法是一种能够快速、准确地用于研究材料腐蚀的现代研究方法。
由于材料的腐蚀大多数属于电化学腐蚀,因此电化学测试方法在腐蚀中应用的非常广泛。
与重量法和表面观察法相比,电化学测试方法不但能够研究材料的腐蚀速度,还能够深入地研究材料的腐蚀机理。
电化学测试方法经过近50年的发展,按外加信号分类大致可以分为直流测试和交流测试;按体系状态分类可以分为稳态测试和暂态测试。
直流测试包括动电位极化曲线、线性极化法、循环极化法、循环伏安法、恒电流/恒电位法、等等;而交流测试则包括阻抗测试和电容测试。
对于稳态测试方法,通常包括动电位极化曲线、线性极化法、循环极化法、循环伏安法、电化学阻抗谱;而暂态测试包括恒电流/恒电位法、电流阶跃/电位阶跃法和电化学噪声法。
在诸多的电化学测试方法中,动电位极化曲线法和循环极化法是最基本,也是最常用的方法。
从上一节的内容可以得知,根据材料的腐蚀电化学行为,可以将材料分为两大类:活性溶解材料和钝性材料。
对于不同种类的材料,在评价其耐蚀性能时要采用不同的标准。
对于活性溶解行为的材料(镁合金、碳钢、低合金钢等)来说,仅仅采用)的高低来评价材料的腐蚀性能是不对的。
材料测试方法

材料测试方法材料测试方法是对材料进行性能评价和分析的重要手段,它可以帮助我们了解材料的物理、化学和力学性能,为材料的设计、选材和工程应用提供依据。
在材料工程领域,测试方法的选择和实施对于材料的研究和开发至关重要。
本文将介绍几种常见的材料测试方法,以及它们的原理和应用。
一、拉伸测试。
拉伸测试是评价材料力学性能的常用方法之一。
它通过施加拉伸力来测试材料的抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等指标。
在拉伸测试中,通常会使用万能材料试验机,通过施加逐渐增大的拉伸力,记录材料的应力-应变曲线,从而得到材料的力学性能参数。
拉伸测试广泛应用于金属、塑料、橡胶等材料的性能评价和比较。
二、硬度测试。
硬度测试是评价材料抗压性能的方法之一。
常见的硬度测试方法包括洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等。
硬度测试通过在材料表面施加一定载荷,然后测量材料表面的压痕大小或者表面的弹性变形,从而得到材料的硬度值。
硬度测试可以帮助我们了解材料的抗压性能,对于材料的选用和工程设计具有重要意义。
三、热性能测试。
热性能测试是评价材料热学性能的重要手段。
常见的热性能测试方法包括热膨胀系数测试、热导率测试、热膨胀系数测试等。
通过热性能测试,可以了解材料在不同温度下的热膨胀情况、热传导性能等参数,为材料在高温环境下的应用提供依据。
四、化学性能测试。
化学性能测试是评价材料耐腐蚀性能的重要手段。
常见的化学性能测试方法包括酸碱腐蚀测试、盐雾腐蚀测试、化学溶解度测试等。
通过化学性能测试,可以了解材料在不同环境下的耐腐蚀性能,为材料在特定工作环境下的应用提供依据。
综上所述,材料测试方法是对材料性能进行评价和分析的重要手段,它涉及到材料的力学性能、热学性能、化学性能等方面。
选择合适的测试方法并正确实施测试,可以帮助我们全面了解材料的性能特点,为材料的设计、选材和工程应用提供科学依据。
希望本文介绍的材料测试方法能够对相关领域的研究人员和工程师有所帮助。
耐 腐 蚀 性 能 的 评 价

耐腐蚀性能的评价据《金属防腐蚀手册》(中国腐蚀与防护学会)对金属材料耐腐蚀性规定见表1-1-5(4)晶间腐蚀:在特定介质中,局部地沿着结晶粒子边界向深度方向腐蚀的形式称晶间腐蚀。
这种腐蚀,外面看不出腐蚀迹象,严重的晶间腐蚀可以穿过整个机体厚度。
产生晶间腐蚀的原因是当奥氏体不锈钢在500~700℃时,由于沿晶粒边界析出碳化铬Cr23C6功FeCr化合物——称0相,使晶界周围贫铬(阴极)——贫铬区(阳级)电池,使晶界贫铬区产生腐蚀。
由上述可看出产生晶间腐蚀是有条件的。
晶间腐蚀其内因是必须有碳化铬或0相沿晶界析出使晶界贫格,其外因是必须有腐蚀贫铬区的介质。
水和一些中性溶液并不腐蚀贫铬区,所以即使存在贫铬区也不会产生晶间腐蚀。
如果晶界不贫铬,即使有产生晶间腐蚀的介质也不会产生晶间腐蚀。
所以产生晶间腐蚀的内因、外因缺一不可。
产生贫铬的原因;一是钢水化学成分不合格,如碳高、铬低或含钛、铌的不锈钢中碳钛比或碳铌比够。
二是热处理工艺不正确或焊接或加工时加热至碳化物析出温度,而在900℃到400℃冷却速度不够快而析出碳化物造成贫铬。
2.1.1.2控制晶间腐蚀的方法。
晶间腐蚀是奥氏体不锈钢最常见的腐蚀,其危害程度极大,在使用时必须给予控制。
控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀有三种方法;(1)执行正确的热处理工艺,将钢加热至1100℃水淬(急冷)使碳化物向固溶体中溶解。
但是,不同牌号的奥氏体不锈钢其淬火加热温度不完全都是1100℃,执行中要按标准规定。
(2)加入固定碳的元素钛或铌。
钛(Ti)铌(Nb)这两种元素同碳的亲和力大于Cr同碳的亲和力,在高温下生成Tic或Nbc,从而减少了Cr的碳化物析出量。
(3)采用含碳量≤0.03%的超低碳不锈钢2.1.1.3晶间腐蚀检验晶间腐蚀检验的前提是试样的化学万分合格并经固溶处理。
晶间腐蚀检验用的试片是80X18X3(长X宽X高),上下两平面磨至Ra0.8的溥片,并分为敏化状态试片和交货试片两种。
涂膜耐化学及耐腐蚀性能的检测

涂膜耐化学及耐腐蚀性能的检测被涂物产品均在大气环境中使用,受到空气中水分及其他各种化学成分的侵蚀,而人们对产品进行涂装其目的就是希望在使用产品时能使它具有抗腐蚀的能力,延长它的使用寿命。
所以,对涂膜的耐化学腐蚀能力是一个很重要的质量指标,必须进行检测。
涂膜的耐化学及耐腐蚀性能检测的内容主要包括:对接触化学介质而引起的破坏的抵抗能力的检测,如耐水性、耐盐水性、耐石油制品性、耐化学品性等。
对大气环境中物质破坏的抵抗性能的测,如耐潮湿性、耐污染性、耐化工气体性、耐霉菌性等。
对防止介质引起底材发生腐蚀能力的检测,如耐腐蚀性、耐锈性的检测等,通常以湿热试验、盐雾试验和水气透过性试验来表示其能力。
1、涂膜的耐水性检测涂料产品在实际使用中往往与潮湿的空气或水分直接接触,随着漆膜的膨胀与透水,就会发生起泡、变色、脱落、附着力下降等各种破坏现象,直接影响到产品的使用寿命。
所以对涂膜的耐水性能必须检测。
影响涂膜耐水性的因素主要是:组成涂料的组分物质;被涂物的表面处理质量及涂装质量等;目前常用的耐水性测定方法有常温浸水法、浸沸水法、加速耐水法等。
(1)常温浸水法常温浸水法用得较广。
适用于醇酸、氨基漆等绝大多数品种。
国家标准GB1733-93(1988年确认)规定了具体检测涂膜耐水性的方法和要求。
(2)浸沸水检测法浸沸水检测法用于经常与盛有热水、热汤等器皿物件的涂膜。
测定时将涂漆样板在2/3面积浸挂在沸腾的蒸馏水中,达到产品规定的时间后取出样板观察涂膜的变化状况,以此评定涂膜的耐水性。
(3)加速耐水法为了缩短检测时间,按国家标准GB5209-85《色漆和清漆-耐水性测定-浸水法》的规定进行具体操作,可在当天就能看到结果。
2、如梦耐盐水性检测涂膜在盐水中不仅受到水的浸泡而发生溶胀,同时又受到溶液中氯离子的渗透而引起强烈的腐蚀破坏。
所以可用耐盐水性试验来检测涂膜的防腐蚀性能。
目前常用质量分数为3%的氯化钠溶液浸湿试板的2/3面积,按产品规定的时间后取出并检查其涂膜变化状况。
防腐蚀涂料的检测方法

防腐蚀涂料的检测方法防腐蚀涂料是指用于金属表面的防护涂料,可以减缓金属表面的腐蚀速度,从而延长金属构件的使用寿命。
为确保防腐蚀涂料的质量和性能,需要对其进行检测。
常用的防腐蚀涂料检测方法包括物理性能测试、化学性能测试和耐腐蚀性能测试。
下面将详细介绍这些检测方法。
一、物理性能测试1.膜厚度测试膜厚度是防腐蚀涂料中一个重要的物理性能指标。
可以使用刮刀法、毛刷法或电子涂层测厚仪等方法进行测量。
刮刀法适用于湿膜和干膜的测量,毛刷法适用于湿膜的测量,而电子涂层测厚仪适用于干膜的测量。
2.粘附力测试粘附力是指涂料与基材之间的结合力。
常用的测试方法有切割法、拉伸法和冲击法。
切割法是通过将涂层切割成一定粗细和一定形状的线条,然后在涂膜和基材间嵌入切割线,利用切割线位置的涂层脱落情况来评判粘附力。
拉伸法是通过使试样在拉力下脱离涂层,评定与基材之间的粘附力。
冲击法是通过冲击试样的方法来评定涂层的粘附力。
二、化学性能测试1.化学成分分析通过化学成分分析可以确定防腐蚀涂料中各组分的含量,从而确定其是否达到要求。
常用的化学成分分析方法有元素分析、红外光谱分析和质谱分析。
2.溶剂含量测试溶剂含量是防腐蚀涂料的重要性能参数之一、可以通过加热法或红外测定法进行测量。
加热法是将一定质量的涂层样品加热蒸发,然后测量残留物的质量差来计算溶剂含量。
红外测定法是通过红外光谱仪测量涂层样品在特定波段的吸收峰的强度来计算溶剂含量。
三、耐腐蚀性能测试1.盐雾试验盐雾试验是通过将涂层样品暴露在盐雾环境中,观察涂层的腐蚀情况来评定其耐腐蚀性能。
常用的盐雾试验标准有ASTMB117和ISO9227等。
2.湿热试验湿热试验是通过将涂层样品暴露在高温高湿环境中,观察涂层的腐蚀情况来评定其耐腐蚀性能。
试验时间通常为500小时。
常用的湿热试验标准有ASTMD2247和ISO6270等。
3.电化学防腐蚀测试电化学防腐蚀测试是通过测量涂层在电位和电流作用下的性能来评价其耐腐蚀性能。
第六章非金属材料的耐蚀性能

• 非金属材料由非金属元素或化合物构成的材料。 • 自19世纪以来,随着生产和科学技术的进步,尤 其是无机化学和有机化学工业的发展,人类以天 然的矿物、植物、石油等为原料,制造和合成了 许多新型非金属材料,如水泥、人造石墨、特种 陶瓷、合成橡胶、合成树脂(塑料)、合成纤维 等。这些非金属材料因具有各种优异的性能,为 天然的非金属材料和某些金属材料所不及,从而 在近代工业中的用途不断扩大,并迅速发展。
桐油与呋喃聚合反应精制生成的新型涂料。 不含对人体危害的任何有害物质。是利用桐油的 干燥快、比重轻、光泽度好、附着力强等优异性 能。增强柔韧性、耐冲击性和附着力,具有耐高 温、防腐蚀、防水、耐酸碱、绝缘性强、光泽度 好、附着力强等优异性能、不导电等特性。 用途广泛,大量用作建筑、机械、兵器、车 船、电器的防水、防腐工程。 • 优点: 1 防水防腐,绝缘性好,耐酸碱,耐高温、耐潮 湿、耐土壤、耐化学药品优异。 2 附着力强,柔韧性好,耐干湿交替性好,抗微 生物及植物根系侵蚀性强。
环氧树脂涂料
分类: • 以固化方式分类:白干型单组分、双组分 和多组分液态环氧涂料;烘烤型单组分、 双组分液态环氧涂料;粉末环氧涂料;辐 射固化环氧涂料。 • 以涂料状态分类:溶剂型环氧涂料、无溶 剂环氧涂料和水性环氧涂料。
• 传统溶剂型涂料中含有的大量挥发性有机物 (VOC),会对大气造成严重污染,在环 保意识不断增强的今天,环境友好型涂料日 益显示出其重要性。 • 环保涂料也是目前涂料界的研究热点之一。 实现低VOC的途径主要为大力发展高固体 分涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂 料等新型涂料。
• 优点:对大气、水、盐、碱、酸类、氧化剂及石油类都具 有良好的抵御性;优异的户外耐候性,涂膜坚韧、耐磨稳 定性极佳,附着力强,干燥迅速;单组包装,施工方便, 富有弹性,维修便利,新旧涂层之间有互溶作用,故维修 时不必去掉牢固的旧涂膜;贮存期长,不结皮、不结块; 造价低等。 • 应用:可广泛用于各种酸、碱、盐、油类贮罐内外壁和各 种化工设备、尿素造粒塔、煤气柜内外壁、集装箱和厂房 墙面、地坪、电厂凉水塔以及市政工程,港口码头等环境 的防腐保护,是一种理想的防腐材料。 • 组成:以氯磺化聚乙烯橡胶为成膜主体,辅以氯化橡胶、 环氧树脂等改性成膜物,添加各种防锈耐蚀颜料,稳定剂, 防老剂,固化硫化剂,混合溶剂等经研磨分散而成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
材料耐腐蚀性能的评价方法1.1 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。
1.1.1 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。
图1 失重法测试镁合金腐蚀速度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。
Ni–30Cr–8Al–0.5Y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 Na2SO425wtNaCl 热腐蚀增重动力学曲线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g.m-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换算公式为式中A-按重量计算的腐蚀速度,g.m-2h-1;B-按深度计算的腐蚀速度,mm/a;ρ-金属材料密度,g.cm-3。
从腐蚀实验前后的试样重量变化计算腐蚀速度V (mm/a),公式为式中ΔW-试样失重,g;ρ-金属材料密度,g.cm-3;A-试样面积,cm2;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。
1.1.2 表面观察法1.1.2.1 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、致密度和附着性;同时还应该注意腐蚀介质中的变化,包括溶液的颜色,腐蚀产物在溶液中的形态、颜色、类型和数量等。
虽然这种观察是很粗糙的,但任何精细的服饰研究都辅以这种方法。
1.1.2.2 显微观测就是对受腐蚀的试样进行金相检查或断口分析,或者用扫描电镜、透射电镜、电子探针等做微观组织结构和相成分的分析,据此可研究微细的腐蚀特征和腐蚀动力学。
一些工程材料中,常见腐蚀形态的显微形貌如图所示。
对受腐蚀的试样进行显微观察时,需要注意的几点是第一,在观察表面形貌时,特别是一些局部腐蚀的形貌时,一定要注意腐蚀截面形貌的观察。
这是因为局部腐蚀可能在材料表面所造成的腐蚀并不很显著,而在材料的内部发展。
不锈钢等材料的点蚀就是一例,图3。
图3 不锈钢丝上的点蚀,可以看到典型的花边第二,在观察材料的氧化膜截面形貌时,要注意采用扫描电子显微镜的背散射模式进行观察。
扫描电镜在腐蚀形貌观察时,通常有两种工作模式,一种是二次电子相模式,一种是背散射模式。
二次电子相通过测试二次电子,来获得试样表面的形貌,而背散射模式则可以通过测试背散射电子,获得试样表面元素分布的情况。
通过背散射模式观察腐蚀试样氧化膜界面的形貌,可以很容易地分辨出氧化膜内元素的分布,从而判断出氧化膜是单层结构还是多层结构,图4。
第三,当材料表面覆盖着较厚的腐蚀产物时,进行观察腐蚀形貌时一定要注意将取出腐蚀产物前后的形貌进行综合对比,才能获得准确的结论。
两种材料在未去除腐蚀产物之前形貌相同,去除腐蚀产物后腐蚀形态可能会大相径庭。
例如,316L不锈钢在80℃Na2SO4和NaCl混合溶液中腐蚀4小时后的腐蚀形貌同ZE41镁合金在NaCl溶液中腐蚀12小时的形貌基本相同,腐蚀产物都呈现龟裂状。
但是,去除腐蚀产物后发现,二者的腐蚀形态截然不同316L不锈钢80℃Na2SO4和NaCl混合溶液中发生的是均匀腐蚀图5,而ZE41发生的则是点蚀,图6。
316L不锈钢80℃Na2SO4和NaCl混合溶液浸泡,去除腐蚀产物前后的腐蚀形貌ZE41镁合金在NaCl溶液浸泡,去除腐蚀产物前后的腐蚀形貌 1.1.3 电化学测试法电化学测试方法是一种能够快速、准确地用于研究材料腐蚀的现代研究方法。
由于材料的腐蚀大多数属于电化学腐蚀,因此电化学测试方法在腐蚀中应用的非常广泛。
与重量法和表面观察法相比,电化学测试方法不但能够研究材料的腐蚀速度,还能够深入地研究材料的腐蚀机理。
电化学测试方法经过近50年的发展,按外加信号分类大致可以分为直流测试和交流测试;按体系状态分类可以分为稳态测试和暂态测试。
直流测试包括动电位极化曲线、线性极化法、循环极化法、循环伏安法、恒电流/恒电位法、等等;而交流测试则包括阻抗测试和电容测试。
对于稳态测试方法,通常包括动电位极化曲线、线性极化法、循环极化法、循环伏安法、电化学阻抗谱;而暂态测试包括恒电流/恒电位法、电流阶跃/电位阶跃法和电化学噪声法。
在诸多的电化学测试方法中,动电位极化曲线法和循环极化法是最基本,也是最常用的方法。
从上一节的内容可以得知,根据材料的腐蚀电化学行为,可以将材料分为两大类活性溶解材料和钝性材料。
对于不同种类的材料,在评价其耐蚀性能时要采用不同的标准。
对于活性溶解行为的材料(镁合金、碳钢、低合金钢等)来说,仅仅采用腐蚀电位(Ecorr)的高低来评价材料的腐蚀性能是不对的。
这种错误的认识来源于仅仅关注了材料腐蚀的热力学趋势,而忽略了材料的腐蚀动力学特征。
在评价活性溶解材料的耐蚀能力时,首要的参数是腐蚀电流(icorr),腐蚀电流越小,材料的耐蚀性能越好,这是因为腐蚀电流是由材料的溶解所造成的。
AZ91E和MEZ两种镁合金的极化曲线如图7所示,从图中可以看出尽管MEZ合金的腐蚀电位远远低于AZ91E合金,但是考虑到MEZ合金的腐蚀电流要明显小于AZ91E合金,所以MEZ合金的耐蚀性能应当高于AZ91E合金,这一点从盐雾腐蚀失重和金相观察结果中都得到了证实。
图7 只要当两种材料的腐蚀电流大体相同时,腐蚀电位才是一个需要考虑的参数,腐蚀电位越高,材料的耐蚀性能越好。
举一个例子可以有助于更好的理解这句话,图8当电位为a时,纯镁处在腐蚀电位,纯镁发生腐蚀;而AZ91D镁合金则处在阴极状态,没有发生腐蚀。
当电位为b时,纯镁处在阳极电位而发生严重的腐蚀;与之对比,AZ91D镁合金则还处在阴极状态,没有发生腐蚀。
当电位为c时,纯镁和AZ91D镁合金都处在阳极电位下,但是AZ91D镁合金的阳极电流则明显小于纯镁,此时AZ91D的腐蚀速度低于纯镁。
从上述的三种典型的情况来看,AZ91D合金在各个电位下其溶解电流都小于纯镁,所以可以判断AZ91D合金的耐蚀能力优于纯镁。
综合上面的论述,可以对活性溶解材料耐蚀性能的评价标准做一下总结l 首先要看腐蚀电流的大小,腐蚀电流越小,材料的耐蚀性能越好;l 当材料的腐蚀电流相差不大时,腐蚀电位越高,材料的耐蚀性能越好。
对于钝性材料(铝合金、钛合金、不锈钢、镍合金、锆合金)来说,在评价此类材料的耐蚀性能时,应当评价材料钝化区的性能,而不是去比较材料的腐蚀电流和腐蚀电位。
这是因为由于材料能够钝化,所以在工程应用过程中,人们都会将这些材料做钝化处理后才使用。
通过动电位极化曲线可以获得两个表征材料腐蚀性能的参数击破电位Eb和维钝电流ipass。
击破电位越高材料的耐蚀性能越好;维钝电流越低材料的耐蚀性能越好。
例如,在0.1M H3BO30.025M Na2B4O7溶液中(图9),纳米孪晶镍与铸态纯镍相比,击破电位升高,维钝电流减小,经过纳米孪晶后,镍的耐蚀能力得到了明显的提高。
图9 再比如,经过载波钝化处理之后,A890双相不锈钢的击破电位变化不大,但是维钝电流却显著下降,这说明载波后的双相不锈钢耐蚀能力明显增强。
图10 图10 在评价工程材料的耐蚀能力时,有这样一种非常困扰的现象是经常遇到的,如图11所示。
1Cr17Ni2不锈钢的击破电位低于1Cr12Ni2WMoVNb不锈钢,但是1Cr12Ni2WMoVNb不锈钢的维钝电流却高于1Cr17Ni2不锈钢。
根据上面介绍的评价标准,很难判断那种材料的耐蚀性能更好。
图11 因此,需要引入评价钝性材料耐蚀性能的第三个标准,保护电位Ep。
保护电位通过测试循环极化曲线获得,用于表征材料在发生点蚀之后的自钝化、自修补能力。
按照ASTM循环极化曲线的测试标准,扫描电位从相对开路电位(OCP)-300mV开始,至电流密度达到1mA.cm-2时,开始负方向电位扫描,直至电位达到相对开路电位(OCP)-300mV时结束,扫描速度1mV/s。
负方向扫描曲线与阳极极化曲线的交点即为保护电位。
1Cr17Ni2不锈钢和1Cr12Ni2WMoVNb不锈钢的循环极化曲线如图12所示,可以发现1Cr17Ni2不锈钢的负方向扫描曲线与阳极极化曲线相交,而1Cr12Ni2WMoVNb不锈钢的负方向扫描曲线则与阴极极化曲线相交,这说明1Cr17Ni2不锈钢具有保护电位,而1Cr12Ni2WMoVNb不锈钢则没有。
也就是说,1Cr17Ni2不锈钢在点蚀发生后,当电位下降时能够修复点蚀蚀孔,使之发生再钝化;而1Cr12Ni2WMoVNb不锈钢发生点蚀以后,点蚀会不断地发展,不能修复。
结合循环极化的结果,可以判断尽管1Cr17Ni2不锈钢的击破电位低于1Cr12Ni2WMoVNb不锈钢,由于1Cr17Ni2不锈钢具有保护电位,1Cr17Ni2不锈钢耐蚀性能优于1Cr12Ni2WMoVNb不锈钢。