[发明专利]一种快速评价钛合金缝隙腐蚀的测试装置和方法

说明书

本发明公开了一种快速评价钛合金缝隙腐蚀的测试装置和方法，属于缝隙腐蚀检测方法技术领域。测试装置包括电化学测试仪和可调节缝隙宽度的缝隙腐蚀测试样品，使用可加速钛合金缝隙腐蚀的介质条件快速评价钛合金缝隙腐蚀敏感性。本发明所述缝隙腐蚀实验装置具有缝隙宽度可控的特点，可有效模拟钛合金构件在实际工业应用中形成的缝隙形态。采用本发明所述测试方法，可对不同钛合金抵抗缝隙腐蚀的性能进行快速评价，最长需要几天的时间，最快几个小时，为实际工业应用中的钛合金缝隙腐蚀预测提供了有效的表征方法。

技术领域

本发明涉及缝隙腐蚀测试方法技术领域，具体涉及一种快速评价钛合金缝隙腐蚀的测试装置和方法。

背景技术

缝隙腐蚀是一种常见的金属局部腐蚀形式，一般在金属表面与其他金属或非金属表面形成的狭缝或间隙处发生。钛合金对缝隙腐蚀敏感，一旦发生缝隙腐蚀，腐蚀部位比较隐蔽，孕育期较长，且一旦开始腐蚀速率会迅速增加，对钛合金构件造成灾难性的破坏，因此研究钛合金缝隙腐蚀的成因及影响因素对于有效预防缝隙腐蚀，提升钛合金构件使用寿命具有重要意义。

目前，测试钛合金缝隙腐蚀的方法大多参考不锈钢缝隙腐蚀的方法，例如GB/T10127不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀实验方法，实验介质为三氯化铁与盐酸混合溶液，实验温度为22℃、35℃、50℃；GB/T 13671不锈钢缝隙腐蚀电化学测试方法，该标准需要先对材料进行阳极极化处理，诱发缝隙腐蚀，实验溶液为3.5wt.％NaCl溶液，温度为30℃。对于钛合金而言，如果参考这些方法进行缝隙腐蚀测试，存在以下问题：(1)由于钛合金能够在空气中形成稳定的钝化膜，其耐蚀性远优于不锈钢，采用不锈钢缝隙腐蚀测试所用的腐蚀介质，诱发缝隙腐蚀时间太长，可能需要几个月的时间；(1)上述标准中的评价方法局限于单一腐蚀形貌观察或电化学测试，需要一种电化学测试和腐蚀形貌观察同步进行的方法；(3)上述标准所述测试方法通过旋转螺栓圈数确定缝隙宽度，误差非常大，很难对缝隙宽度进行准确控制。因此，急需一种快速测试钛合金缝隙腐蚀的方法，不但要求缝隙宽度可控、且可同步获得腐蚀形貌和电化学的信息。若要实现上述目的，一方面，需要确定可测试钛合金缝隙腐蚀的实验装置；另一方面，需要确定适宜的加速腐蚀条件，对于钛而言，它对氟离子最敏感，且提高测试温度也会加速腐蚀。因此，本发明专利首先确定测试缝隙腐蚀的实验装置，并采用含氟的氯化钠溶液作为腐蚀介质，在一定温度条件下进行加速腐蚀测试，实现对钛合金缝隙腐蚀快速的评价。

发明内容

为了克服现有缝隙腐蚀测试方法对钛合金而言测试周期太长、缝隙宽度很难精确控制这一问题，本发明目的在于提供一种快速评价钛合金缝隙腐蚀的测试装置和方法，利用一种可调节缝隙宽度的测试样品与电化学测试仪相结合，并选用适宜的加速钛合金缝隙腐蚀的介质及实验温度，达到快速评价钛合金缝隙腐蚀的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种快速评价钛合金缝隙腐蚀的测试装置，包括用于缝隙腐蚀测试的测试样品、电解池和电化学测试仪，其中：所述测试样品包括由上至下依次叠放的钛合金试片、垫片和底板，通过螺栓和螺母将所述钛合金试片、垫片和底板固定在一起；所述垫片、底板、螺栓和螺母均为聚四氟乙烯材质；所述测试样品放置于所述电解池中，电解池内盛装腐蚀介质；采用电化学测试仪监测发生缝隙腐蚀时金属的电流和电位。

所述测试样品中，钛合金试片和底板均为方形板状结构，所述垫片为“工”字形结构；所述钛合金试片、底板和垫片的四角及中心位置均开设φ4-8mm通孔，螺栓穿过钛合金试片、垫片和底板上的通孔，并与螺母连接，起到紧固测试样品的作用。

可通过改变所述垫片的厚度，起到调节缝隙宽度的目的，垫片的厚度在0.05mm-0.1mm之间，可以根据要求放置几层垫片，进行缝隙宽度调控。

所述垫片的“工”字三条边长与钛合金试片相同，“工”字三条边的宽度大于穿过螺栓的通孔直径；所述垫片的凹槽部位与所述待测钛合金试片、底板构成缝隙。缝隙形态具有以下特点：缝隙与外界环境单向连通，外部溶液一旦进入缝隙将滞留在缝隙内，无法从反向流出。