材料耐腐蝕性能的評價方法

1、.第三，當材料表面覆蓋著較厚的腐蝕產物時，進行觀察腐蝕形貌時一定要注意將取出腐蝕產物前后的形貌進行綜合對比，才能獲得準確的結論。兩種材料在未去除腐蝕產物之前形貌相同，去除腐蝕產物后腐蝕形態(tài)可能會大相徑庭。例如，316L不銹鋼在80Na2SO4和NaCl混合溶液中腐蝕4小時后的腐蝕形貌同ZE41鎂合金在NaCl溶液中腐蝕12小時的形貌基本相同，腐蝕產物都呈現龜裂狀。但是，去除腐蝕產物后發(fā)現，二者的腐蝕形態(tài)截然不同：316L不銹鋼80Na2SO4和NaCl混合溶液中發(fā)生的是均勻腐蝕圖5，而ZE41發(fā)生的則是點蝕，圖6。 316L不銹鋼80Na2SO4和NaCl混合溶液浸泡，去除腐蝕產物前后的腐蝕形

2、貌 ZE41鎂合金在NaCl溶液浸泡，去除腐蝕產物前后的腐蝕形貌1.1.1 電化學測試法電化學測試方法是一種能夠快速、準確地用于研究材料腐蝕的現代研究方法。由于材料的腐蝕大多數屬于電化學腐蝕，因此電化學測試方法在腐蝕中應用的非常廣泛。與重量法和表面觀察法相比，電化學測試方法不但能夠研究材料的腐蝕速度，還能夠深入地研究材料的腐蝕機理。電化學測試方法經過近50年的發(fā)展，按外加信號分類大致可以分為直流測試和交流測試；按體系狀態(tài)分類可以分為穩(wěn)態(tài)測試和暫態(tài)測試。直流測試包括動電位極化曲線、線性極化法、循環(huán)極化法、循環(huán)伏安法、恒電流/恒電位法、等等；而交流測試則包括阻抗測試和電容測試。對于穩(wěn)態(tài)測試方法，通

3、常包括動電位極化曲線、線性極化法、循環(huán)極化法、循環(huán)伏安法、電化學阻抗譜；而暫態(tài)測試包括恒電流/恒電位法、電流階躍/電位階躍法和電化學噪聲法。在諸多的電化學測試方法中，動電位極化曲線法和循環(huán)極化法是最基本，也是最常用的方法。從上一節(jié)的內容可以得知，根據材料的腐蝕電化學行為，可以將材料分為兩大類：活性溶解材料和鈍性材料。對于不同種類的材料，在評價其耐蝕性能時要采用不同的標準。對于活性溶解行為的材料（鎂合金、碳鋼、低合金鋼等）來說，僅僅采用腐蝕電位（Ecorr）的高低來評價材料的腐蝕性能是不對的。這種錯誤的認識來源于僅僅關注了材料腐蝕的熱力學趨勢，而忽略了材料的腐蝕動力學特征。在評價活性溶解材料的耐

4、蝕能力時，首要的參數是腐蝕電流（icorr），腐蝕電流越小，材料的耐蝕性能越好，這是因為腐蝕電流是由材料的溶解所造成的。AZ91E和MEZ兩種鎂合金的極化曲線如圖7所示，從圖中可以看出：盡管MEZ合金的腐蝕電位遠遠低于AZ91E合金，但是考慮到MEZ合金的腐蝕電流要明顯小于AZ91E合金，所以MEZ合金的耐蝕性能應當高于AZ91E合金，這一點從鹽霧腐蝕失重和金相觀察結果中都得到了證實。 圖7只要當兩種材料的腐蝕電流大體相同時，腐蝕電位才是一個需要考慮的參數，腐蝕電位越高，材料的耐蝕性能越好。舉一個例子可以有助于更好的理解這句話，圖8：當電位為a時，純鎂處在腐蝕電位，純鎂發(fā)生腐蝕；而AZ91D鎂

5、合金則處在陰極狀態(tài)，沒有發(fā)生腐蝕。當電位為b時，純鎂處在陽極電位而發(fā)生嚴重的腐蝕；與之對比，AZ91D鎂合金則還處在陰極狀態(tài)，沒有發(fā)生腐蝕。當電位為c時，純鎂和AZ91D鎂合金都處在陽極電位下，但是AZ91D鎂合金的陽極電流則明顯小于純鎂，此時AZ91D的腐蝕速度低于純鎂。從上述的三種典型的情況來看，AZ91D合金在各個電位下其溶解電流都小于純鎂，所以可以判斷AZ91D合金的耐蝕能力優(yōu)于純鎂。綜合上面的論述，可以對活性溶解材料耐蝕性能的評價標準做一下總結：l 首先要看腐蝕電流的大小，腐蝕電流越小，材料的耐蝕性能越好；l 當材料的腐蝕電流相差不大時，腐蝕電位越高，材料的耐蝕性能越好。對于鈍性材料

6、（鋁合金、鈦合金、不銹鋼、鎳合金、鋯合金）來說，在評價此類材料的耐蝕性能時，應當評價材料鈍化區(qū)的性能，而不是去比較材料的腐蝕電流和腐蝕電位。這是因為由于材料能夠鈍化，所以在工程應用過程中，人們都會將這些材料做鈍化處理后才使用。通過動電位極化曲線可以獲得兩個表征材料腐蝕性能的參數：擊破電位Eb和維鈍電流ipass。擊破電位越高材料的耐蝕性能越好；維鈍電流越低材料的耐蝕性能越好。例如，在0.1M H3BO3+0.025M Na2B4O7溶液中（圖 9），納米孿晶鎳與鑄態(tài)純鎳相比，擊破電位升高，維鈍電流減小，經過納米孿晶后，鎳的耐蝕能力得到了明顯的提高。 圖9再比如，經過載波鈍化處理之后，A890雙

7、相不銹鋼的擊破電位變化不大，但是維鈍電流卻顯著下降，這說明載波后的雙相不銹鋼耐蝕能力明顯增強。圖10 圖10在評價工程材料的耐蝕能力時，有這樣一種非常困擾的現象是經常遇到的，如圖11所示。1Cr17Ni2不銹鋼的擊破電位低于1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼，但是1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼的維鈍電流卻高于1Cr17Ni2不銹鋼。根據上面介紹的評價標準，很難判斷那種材料的耐蝕性能更好。 圖11因此，需要引入評價鈍性材料耐蝕性能的第三個標準，保護電位Ep。保護電位通過測試循環(huán)極化曲線獲得，用于表征材料在發(fā)生點蝕之后的自鈍化、自修補能力。按照ASTM循環(huán)極化曲線的測試標準，掃描電位從相對開路

8、電位（OCP）-300mV開始，至電流密度達到1mA.cm-2時，開始負方向電位掃描，直至電位達到相對開路電位（OCP）-300mV時結束，掃描速度1mV/s。負方向掃描曲線與陽極極化曲線的交點即為保護電位。1Cr17Ni2不銹鋼和1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼的循環(huán)極化曲線如圖12所示，可以發(fā)現1Cr17Ni2不銹鋼的負方向掃描曲線與陽極極化曲線相交，而1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼的負方向掃描曲線則與陰極極化曲線相交，這說明1Cr17Ni2不銹鋼具有保護電位，而1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼則沒有。也就是說， 1Cr17Ni2不銹鋼在點蝕發(fā)生后，當電位下降時能夠修復點蝕蝕孔，使之發(fā)生再鈍化；而1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼發(fā)生點蝕以后，點蝕會不斷地發(fā)展，不能修復。結合循環(huán)極化的結果，可以判斷：盡管1Cr17Ni2不銹鋼的擊破電位低于1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼，由于1Cr17Ni2不銹鋼具有