材料耐腐蝕性能的評價方法

1.1 材料耐腐蝕性能的評價方法材料在此環(huán)境下是否會發(fā)生嚴(yán)峻的腐蝕，從而導(dǎo)致工程構(gòu)造的失效。因此，如何評價在工法和電化學(xué)測試法。重量法。,1。亠宮EJy&^3膽8-亠宮EJy&^3膽8-◎!旁而對于材料的腐蝕產(chǎn)物致密、附著力好且難于去除的狀況，例如材料的高溫腐蝕，2。-■—-■—caslalloy+—sputfefedcoatirigft曠E0/61%芻旦陰益七量S°50100150Time(h)20025040eo100Tiime(h)Ni-30Cr-8AI-0.5Y鑄態(tài)合金、濺射涂層、滲鋁涂層在動力學(xué)曲線(b)Na2SO4+25%wtNaCI熱腐蝕增重動力學(xué)曲線

(a1000C高溫氧化增重為了使各次不同試驗(yàn)及不同種類材料的數(shù)據(jù)能夠相互比較，必需承受電位面積上的重量變化為表示單位，及平均腐蝕速度，如 g.m-2h-1。依據(jù)金屬材料的密度又可以把它換算成單位時間內(nèi)的平均腐蝕深度，如m/a。這兩類的速度之間的換算公式為：AB=8.73—P式中A-按重量計(jì)算的腐蝕速度，g.m-2h-1;B-按深度計(jì)算的腐蝕速度，mm/aP金屬材料密度，g-3。從腐蝕試驗(yàn)前后的試樣重量變化計(jì)算腐蝕速度87600W

V(mm/a，公式為：V=P A t漢 漢式中M試樣失重，g；P金屬材料密度，g-3;A-試樣面積，cm2;t-試驗(yàn)周期，h。失重法的關(guān)鍵操作之一就是完全去除腐蝕產(chǎn)物，材料去處外表腐蝕產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)方法如表所示。

而又不損傷基體金屬。常用工程承受失重法對材料進(jìn)展腐蝕性能評價時，由于不同的爭論者會承受不同的試樣尺寸、腐蝕介質(zhì)以及試驗(yàn)溫度，導(dǎo)致所獲得的數(shù)據(jù)很難具有可比性。因此，為了解決這個問題，人們標(biāo)準(zhǔn)了一種標(biāo)準(zhǔn)的腐蝕試驗(yàn)方法一鹽霧腐蝕試驗(yàn)。目前，工業(yè)界普遍通過鹽霧試驗(yàn)并結(jié)合失重測試來表征材料的耐腐蝕性能。依據(jù)

ASTMB11715-305%勺NaCI溶液進(jìn)展霧化噴霧，試驗(yàn)溫35°C。鹽霧試驗(yàn)要求鹽霧箱內(nèi)的容積要足夠大，不得將鹽霧直接噴射到試驗(yàn)的外表。外表觀看法132.1 宏觀觀看就是對材料在腐蝕前后及去除腐蝕產(chǎn)物前后的形態(tài)做肉眼分析， 還應(yīng)當(dāng)留意腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)和分布，以及他們的厚度、顏色、致密度和附著性；同時還應(yīng)當(dāng)留意腐蝕介質(zhì)中的變化，包括溶液的顏色，腐蝕產(chǎn)物在溶液中的形態(tài)、顏色、類型和數(shù)量等。雖然這種觀看是很粗糙的，但任何精細(xì)的服飾爭論都輔以這種方法。 顯微觀測一些工程材料中，常見腐蝕形態(tài)的顯微形貌如下圖。對受腐蝕的試樣進(jìn)展顯微觀看時，需要留意的幾點(diǎn)是：第一，在觀看外表形貌時，特別是一些局部腐蝕的形貌時，肯定要留意腐蝕截面形貌的觀看。這是由于局部腐蝕可能在材料外表所造成的腐蝕并不很顯著，而在材料的內(nèi)部進(jìn)展。不銹鋼等材料的點(diǎn)蝕就是一例， 圖3。3不銹鋼絲上的點(diǎn)蝕，可以看到典型的花邊其次，在觀看材料的氧化膜截面形貌時，要留意承受掃描電子顯微鏡的背散射模式進(jìn)展觀看。掃描電鏡在腐蝕形貌觀看時，通常有兩種工作模式，一種是二次電子相模式，一種是背散射模式。二次電子相通過測試二次電子，來獲得試樣外表的形貌，而背散射模式則可以通過測試背散射電子，獲得試樣外表元素分布的狀況。通過背散射模式觀看腐蝕試樣氧化膜界面的形貌， 可以很簡潔地區(qū)分出氧化膜內(nèi)元素的分布，從而推斷出氧化膜是單層構(gòu)造還是多層構(gòu)造， 圖4。第三，當(dāng)材料外表掩蓋著較厚的腐蝕產(chǎn)物時，進(jìn)展觀看腐蝕形貌時肯定要注意將取出腐蝕產(chǎn)物前后的形貌進(jìn)展綜合比照， 才能獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。兩種材料在未去除腐蝕產(chǎn)物之前形貌一樣，去除腐蝕產(chǎn)物后腐蝕形態(tài)可能會大相徑庭。例如，316L不銹鋼在80CNaSQ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小時的形貌根本一樣，腐蝕產(chǎn)物都呈現(xiàn)龜裂狀。但是，去除腐蝕產(chǎn)物后覺察，二者的腐蝕形態(tài)截然不同： 316L不銹鋼80ENaSQ和NaCl5,而ZE416。站府X6QQZE41鎂合金在NaCl溶液浸泡，去除腐蝕產(chǎn)物前后的腐蝕形貌pmQQDO1±HSEI站府X6QQZE41鎂合金在NaCl溶液浸泡，去除腐蝕產(chǎn)物前后的腐蝕形貌pmQQDO1±HSEI電化學(xué)測試法電化學(xué)測試方法是一種能夠快速、準(zhǔn)確地用于爭論材料腐蝕的現(xiàn)代爭論方法。由于材料的腐蝕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕，因此電化學(xué)測試方法在腐蝕中應(yīng)用的格外廣泛。與重量法和外表觀看法相比，電化學(xué)測試方法不但能夠爭論材料的腐蝕速度，還能夠深入地爭論材料的腐蝕機(jī)理。50年的進(jìn)展，按外加信號分類大致可以分為直流測試和溝通測試；按體系狀態(tài)分類可以分為穩(wěn)態(tài)測試和暫態(tài)測試。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

直流測試包括動/恒電位法、等/恒電線法和循環(huán)極化法是最根本，也是最常用的方法。從上一節(jié)的內(nèi)容可以得知，依據(jù)材料的腐蝕電化學(xué)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承受不同的標(biāo)準(zhǔn)。對于活性溶解行為的材料〔鎂合金、碳鋼、低合金鋼等〕來說，僅僅承受corrcorr腐蝕電位〔E 〕的凹凸來評價材料的腐蝕性能是不對的。這種錯誤的生疏來源于僅僅關(guān)注了材料腐蝕的熱力學(xué)趨勢，而無視了材料的腐蝕動力學(xué)特征。在評價活性溶解材料的耐蝕力量時，首要的參數(shù)是腐蝕電流〔i 〕，腐蝕電流越小，材料的耐蝕性能越好，這是由于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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)當(dāng)高于AZ91E合金，這一點(diǎn)從鹽霧腐蝕失重和金相觀察結(jié)果中都得到corrcorr了證明。只要當(dāng)兩種材料的腐蝕電流大體一樣時，腐蝕電位才是一個需要考慮的參數(shù)，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(dāng)電位為三a時，純鎂處在腐蝕電位，純鎂發(fā)生腐蝕；而AZ91D鎂合金則處在陰極狀態(tài)，沒有發(fā)生腐蝕。當(dāng)電位為b時，純鎂處在陽極電位而發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕；與之比照，AZ91D鎂合金則-1,80 -1.75 ^1.70 46550potential(V}

-1.60 -1.56 1一還處在陰極狀態(tài)，沒有發(fā)生腐蝕。當(dāng)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狀況來看,AZ91D合金在各個電位下其溶解電流都小于純鎂，所以可以推斷AZ91D合金的耐蝕力量優(yōu)于純鎂。i(A/cm) 2綜合上面的論述，可以對活性溶解材料耐蝕性能的評價標(biāo)準(zhǔn)做一下總結(jié)：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；當(dāng)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〔鋁合金、鈦合金、不銹鋼、鎳合金、鋯合金〕來說，在評價此類材料這是由于由于材料能夠鈍化，所以在工程應(yīng)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(shù)：擊破電位 Eb和維鈍電流i 。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pass0.1MHBO+0.025MNaBO溶液中〔9〕，納米孿晶鎳與鑄態(tài)純鎳相3 2比，擊破電位上升，維鈍電流減小，經(jīng)過納米孿晶后，鎳的耐蝕力量得到了明顯的提高。9再比方，經(jīng)過載波鈍化處理之后，A890雙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力量明顯增加。圖 10-0.41-2-0.41E*1O 1E-9 1E-7 1E-6 1E-5 1E*4 1E*3l/Acm“10在評價工程材料的耐蝕力量時，有這樣一種格外困擾的現(xiàn)象是常常遇到的，如圖11所示。1Cr17Ni21Cr12Ni2WMoVN不銹鋼，但是1Cr12Ni2WMoVN1Cr17Ni2不銹鋼。依據(jù)上面介紹的評價標(biāo)準(zhǔn)，很難推斷那種材料的耐蝕性能更好。00—caA/aA0T500—caA/aA0T534O5601E- 52mc2因此，需要引入評價鈍性材料耐蝕性能的第三個標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)電位位通過測試循環(huán)極化曲線獲得，用于表征材料在發(fā)生點(diǎn)蝕之后的自鈍化、

Ep。保護(hù)電自修補(bǔ)力量。依據(jù)AST循環(huán)極化曲線的測試標(biāo)準(zhǔn)，掃描電位從相對開路電位〔OCP-300mV開頭1mA.cn2時，開頭負(fù)方向電位掃描，直至電位到達(dá)相對開路電位〔OCP-300mV寸完畢，掃描速度ImV/So負(fù)方向掃描曲線與陽極極化曲線的交點(diǎn)即為保護(hù)電位。1Cr17Ni21Cr12Ni2WMoVN不銹鋼的循環(huán)極化曲線如圖12所示，可1Cr17Ni2不銹鋼的負(fù)方向掃描曲線與陽極極化曲線相交，而1Cr12Ni2WMoVN不銹鋼的負(fù)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(hù)電1Cr12Ni2WMoVN不銹鋼則沒有。也就是說，1Cr17Ni2不銹鋼在點(diǎn)蝕發(fā)生后，當(dāng)1Cr12Ni2WMoVN不銹鋼發(fā)生點(diǎn)蝕以后，點(diǎn)蝕會不斷地進(jìn)展，不能修復(fù)。結(jié)合循環(huán)極化的結(jié)果，可以推斷：盡管1Cr17Ni2不銹鋼的擊破電位低于1C