金屬腐蝕研究方法縫隙腐蝕的研究

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1、金屬腐蝕研究方法院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級：金材1101班學(xué)生姓名：盧陽學(xué)號：201112030109完成日期：2014年11月16日金屬腐蝕研究方法——縫隙腐蝕的研究縫隙腐蝕是在電解質(zhì)溶液(特別是含有鹵族離子的介質(zhì))中，在金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間狹窄的縫隙內(nèi)，溶液的移動受到阻滯，當(dāng)縫隙內(nèi)溶液中的氧耗竭后，氯離子從縫隙外向縫隙內(nèi)遷移，金屬氯化物的水解酸化過程發(fā)生，導(dǎo)致鈍化膜的破裂而產(chǎn)生與自催化點(diǎn)腐蝕相類似的局部腐蝕?？p隙腐蝕現(xiàn)象非常普遍，對一些耐蝕金屬材料的危害尤其明顯[1]。1、縫隙腐蝕的機(jī)理[2]縫隙腐蝕可分為

2、初期階段和后期階段。在初期階段，發(fā)生金屬的溶解和陰極的氧還原為氫氧離子的反應(yīng)：陽極：M→M++e陰極：O2+2H2O+4e→4OH-陽極陰極此時(shí)金屬和溶液之間電荷是守恒的，金屬溶解產(chǎn)生的電子立即被氧還原消耗掉。在經(jīng)過一段時(shí)間后，縫內(nèi)的氧消耗完后，氧的還原反應(yīng)不再進(jìn)行。這時(shí)縫內(nèi)缺氧，縫外富氧，形成了氧濃差電池，金屬M(fèi)在縫內(nèi)繼續(xù)溶解，縫內(nèi)溶液中M+過剩，為了保持電荷平衡，縫隙外部遷移性大的陰離子（如氯離子）遷移到縫內(nèi)，同時(shí)陰極過程轉(zhuǎn)到縫外?？p內(nèi)已形成金屬的鹽類(包括氯化物和硫酸鹽)發(fā)生水解：M+CI+H2O→MOH↓+H+CI-結(jié)果使縫

3、內(nèi)pH值下降，可達(dá)2至3，這就促使縫內(nèi)金屬溶解速度增加，相應(yīng)縫外鄰近表面的陰極過程，即氧的還原速度也增加，使外部表面得到陰極保護(hù)，而加速了縫內(nèi)金屬的腐蝕。而Myer等人認(rèn)為，至少還有氫離子、中性鹽和緩蝕劑的濃差電池存在于縫隙腐蝕過程中，Brown以水解后局部酸化引起局部腐蝕的依據(jù)，提出了閉塞腐蝕電池（occludedcorrosioncell）的概念。另外，F(xiàn)ontana和Rosefeld等人，指出了蝕孔或縫隙閉塞電池的自催化理論?？p內(nèi)外溶液的對流和擴(kuò)散受阻，導(dǎo)致閉塞區(qū)貧氧，縫隙外仍然富氧，造成的氧濃差電池使縫隙內(nèi)金屬的電位低于縫隙

4、外金屬的電位，pH值的降低以及H+和Cl-的作用（HCl）使金屬處于活化狀態(tài)，促進(jìn)閉塞區(qū)內(nèi)金屬的溶解，形成二次腐蝕產(chǎn)物Fe(OH)3在縫口，造成正電荷過剩，Cl-遷入。而氯化物在水中發(fā)生水解，使縫隙內(nèi)介質(zhì)（H+離濃度增加）酸化，pH值下降，因此，加速了陽極的溶解。陽極的加速溶解，又引起更多的Cl-離子遷入，氯化物濃度又增加，氯化物的水解又使介質(zhì)進(jìn)一步酸化，如此反復(fù)循環(huán)，形成了一個(gè)閉塞電池內(nèi)的自催化效應(yīng)。2、縫隙腐蝕試驗(yàn)方法第5頁在相對閉塞的狹小縫隙中存留的溶液容量甚微，因此必須設(shè)計(jì)一些特殊的研究方法才能有效地研究縫隙腐蝕行為。迄今為

5、止采用的研究方法可歸納為三類，真實(shí)縫隙中的測量、數(shù)學(xué)模擬法、模擬縫隙測量。真實(shí)縫隙中的測量又分為原位測量法和取樣分析法，可是無論是原位測量還是取樣分析都會因縫隙狹小，測量和取樣困難而影響實(shí)驗(yàn)精度。數(shù)學(xué)模擬法目前模型尚未統(tǒng)一。模擬縫隙測量的方法采用較多，有的已形成國家標(biāo)準(zhǔn)，主要分為浸泡試驗(yàn)和電化學(xué)試驗(yàn)兩大類。浸泡試驗(yàn)法中有三氧化鐵試驗(yàn)（GB/T10127-2002.），多縫隙試樣試驗(yàn)，臨界縫隙腐蝕溫度試驗(yàn)，活性炭加速試驗(yàn)等。電化學(xué)測試法（GB/T13671-1992.）中有臨界（再鈍化）電位測試法，去鈍化pH值比較法，穩(wěn)態(tài)pH值與去鈍

6、化pH值比較法等。3、22Cr雙相不銹鋼縫隙腐蝕[3]國內(nèi)外對22Cr雙相不銹鋼縫隙腐蝕的研究結(jié)果表明，其縫隙腐蝕性能優(yōu)于18
-5Mo型雙相不銹鋼，與316L奧氏體不銹鋼相當(dāng)，但低于25Cr型同樣含鉬量的雙相不銹鋼，在流動的海水中有輕微的縫隙腐蝕。3.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)所用材料為00Cr22Ni5Mo3N雙相不銹鋼，其化學(xué)成分見表3-1。表3-100Cr22Ni5Mo3N雙相不銹鋼化學(xué)成分（wt%）成分CMnSiCrNiMoNSP含量0.0211.520.3721.475.553.040.130.0030.00143.2化學(xué)浸泡法①三

7、氯化鐵實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)方法圖3.2FeCl3溶液縫隙腐蝕試驗(yàn)裝置示意圖1-聚四氟乙烯圓柱;2-試樣；3-低硫橡膠帶試驗(yàn)依據(jù)GB/T10127-2002[4]不銹鋼三氯化鐵縫隙腐蝕試驗(yàn)方法進(jìn)行。將試樣加工成50mm×25mm×3mm的薄片，試樣的6個(gè)表面依次用180#、240#、400#、600#和800#金相砂紙逐級打磨，然后測量尺寸、計(jì)算總表面積、用無水乙醇洗凈、干燥，稱重(精確到0.001g)后置于干燥器中備用。試驗(yàn)溶液是將100g分析純?nèi)然F(FeCl3?6H2O)溶解在用優(yōu)級純鹽酸和蒸餾水或去離子水配制成的900mL、0.05mo

8、l/L的鹽酸水溶液中。試驗(yàn)溫度分別為22℃±1℃、35℃±1℃、50℃±1℃和75℃±1℃。試樣兩側(cè)用2個(gè)聚四氟乙烯圓柱夾緊，并用低硫(S≤0.02%)橡膠帶十字形捆好；
12.7mm×12.7mm的聚四氟乙烯圓柱頂部加工有寬、深均為