[发明专利]模拟加速金属材料酸性大气环境腐蚀的检测及评价方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料腐蚀检测及评价分析技术领域，具体涉及一种模拟加速金属材料酸性大气环境腐蚀的检测及评价方法。

背景技术

金属材料暴露在大气中会发生腐蚀现象，尤其是在酸性大气环境下，其腐蚀现象更为严重。因此，金属材料腐蚀及耐腐蚀性一直是材料大气环境使用及寿命评估的重要性能指标之一，也是腐蚀研究的重点领域之一。

金属材料暴露在大气之中时，主要发生干燥腐蚀、潮湿腐蚀等几种情形。干燥腐蚀指金属材料在相对湿度小于30％的大气环境中，表面并不形成连续电解质水膜的腐蚀，在这种情况下，腐蚀速度很慢，但这种环境条件较少。潮湿腐蚀指钢铁在相对湿度大于30％、小于l00％的大气环境中的腐蚀，在这种情况下，金属材料表面存在灰尘，锈层中有着微孔、裂缝而产生显微吸附，形成肉眼看不见的水膜，在水膜下发生电化学腐蚀，腐蚀速度相对较快。尤其在一些空气污染较严重的环境中，空气中含相对较多SO₂酸性气体，加剧了金属材料的腐蚀速率，因此，用于模拟加速金属材料酸性大气环境腐蚀的检测及评价方法在金属材料领域越来越重要。

目前金属材料大气环境腐蚀试验及测试方法较多，主要是实际大气环境挂片腐蚀试验和室内模拟加速腐蚀试验。实际大气环境挂片腐蚀试验是较为准确、可靠和直接方法，通过实际环境投样试验积累材料腐蚀数据并分析主要环境影响因素，对环境腐蚀性和材料腐蚀性进行评价。但实际大气环境挂片试验经济成本高，实验周期漫长，区域及环境局限性大，且成果转化周期长，不利于实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供模拟加速金属材料酸性大气环境腐蚀的检测及评价方法，通过配制特定的腐蚀溶液，采用高低温交变湿热试验，设计了简便、快速的检测方法，同时以金属材料腐蚀前后增重、表面形貌及腐蚀速率为腐蚀性能评价指标，提供了一种准确、高效的评价方法，为相关金属材料腐蚀性能检测及评价提供依据。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：模拟加速金属材料酸性大气环境腐蚀的检测及评价方法，所述方法包括如下步骤：

1）试样制备：所制备的试样尺寸大小、表面粗糙度必须保持一致；

2）配制模拟酸性大气环境腐蚀溶液：制备高低温交变湿热腐蚀及电化学极化曲线腐蚀所需试验溶液；

3）确定腐蚀条件：在试样上均匀涂铺腐蚀溶液，然后将试样依次进行高低温交变湿热腐蚀循环试验；

4）确定评价指标：以金属腐蚀前后增重、表面形貌及腐蚀速率为腐蚀性能指标。

本发明所述步骤1）试样为圆片状，直径为60～80mm，厚度为1～3mm，表面粗糙度小于10μm；腐蚀之前进行表面去毛刺、清洗和吹干处理，其中清洗过程先用汽油或石油醚清洗，再用无水乙醇清洗，最后用丙酮清洗。

本发明所述步骤2）模拟酸性大气环境腐蚀溶液为亚硫酸氢钠溶液，浓度为2.0±0.5g/L；使用10～15%的优级纯盐酸调节腐蚀溶液的pH值为3.0～5.0，温度为20～40℃。

本发明所述步骤3）在试样上均匀涂铺腐蚀溶液，每周期为1.0～3.0mL。

本发明所述步骤3）高低温交变湿热腐蚀循环试验温度为20～40℃，湿度为20～80%。

本发明所述步骤3）高低温交变湿热腐蚀循环试验中循环试验一周期为12～24h，循环试验5～100个周期。

本发明所述步骤4）准确称量金属腐蚀前后的重量，精确到0.0001g，进行腐蚀速率的计算，按照如下公式计算腐蚀速率： 式中，m_i代表第i次试样称重质量（单位：g）；m₀是腐蚀前试样的原始重量（单位：g）；s为试样的工作面积，即腐蚀面积（单位： m²）；h为腐蚀时间（单位：h）；v为腐蚀速率，（单位：g/(m²·h)）。

本发明所述步骤4）准确记录金属腐蚀前后的表面形貌，进行比对。

本发明所述步骤4）采用带锈试样通过测量电极化曲线描述腐蚀电位。

本发明所述步骤4）试验设置3～5个平行试样，所有试样均需保护其切割 面。

本发明中性高低温交变湿热试验，参照GB/T 2423.4-2008电工电子产品环境试验 第2部分。