金属大气腐蚀实验方法进展与研究动态

Marine Sciences/V ol.29,No.11/2005

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金属大气腐蚀实验方法进展与研究动态

The review and progress of experimental methods for atmospheric corrosion of metals

郑传波1,2,黄彦良1,朱永艳1,2,李言涛1

(1. 中国科学院 海洋研究所，山东 青岛 266071；2. 中国科学院 研究生院，北京 100039)

中图分类号：P734;P755.3 文献标识码：A 文章编号：1000–3096(2005)11–0077–04

金属材料及其制品与所处的自然环境间因环境因素的作用而引起材料变质或破坏称为金属材料的大气腐蚀[1]。金属材料的大气腐蚀机制主要是材料受大气中所含的水分、氧气和腐蚀性介质的联合作用而引起的破坏。按腐蚀反应可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种，在干燥无水分的大气环境中发生的腐蚀属化学腐蚀，其它情况下均属于电化学腐蚀，但它又别于全浸在电解液中的电化学腐蚀，它是在电解液薄膜下的电化学腐蚀，水膜的厚度及干湿交变频率、氧的扩散速度等因素，都影响着大气腐蚀的过程与速度。因此，研究金属大气腐蚀的工作十分复杂，金属大气腐蚀的研究方法也多种多样。作者在总结前人工作的基础上，结合自己前期的工作，对大气腐蚀的实验方法及其进展进行了探讨。

1 金属大气腐蚀的实验方法与研究动态

1.1 现场试验

把专门制备的金属试片置于现场实际应用的环境介质中进行试验，称为现场试验。现场试验是研究大气腐蚀的最常用的方法，其特点是腐蚀介质和试验条件均与实际使用情况严格相同、试验结果可靠、试验操作简单，缺点是环境因素无法控制、腐蚀条件变化较大、周期长、试片易失落、试验结果较分散、重现性差等。

基于现场试验的真实、可靠性，各国对金属材料的大气腐蚀现场试验都十分重视，做了大量的工作。20世纪初，有些国家就已经开始用这种方法对金属材料在大气环境下的腐蚀行为进行研究工作。20世纪初，美国队率先开展材料大气腐蚀与防护的试验工

作，美国国家标准局（NBS ）、美国材料和试验学会（ASTM ）等单位互相合作，建立了大气腐蚀试验网[2]。1930年始，英国钢铁研究协会建立了大气腐蚀试验网。日本与有关企业合作，建立大气腐蚀试验站20多个，对金属材料等进行系统的自然环境腐蚀试验与材料耐蚀性评定。根据国家建设发展的需要，中国从20世纪50年代末开始建立全国的大气腐蚀试验网站，60年代中期到70年代试验中断，1980年开始恢复。现已在中国典型的城市、乡村、海洋及工业大气区建立大气环境腐蚀试验站10个，开始了我国常用材料的长期、系统的自然环境腐蚀试验和研究工作[3]，对材料使用与改进都有着很大的指导作用。Chandler ，Ailor [4,5]等人对自然环境大气腐蚀数据进行了积累，总结了腐蚀规律，探讨了腐蚀机制，取得了较大的成果。较为系统、全面的暴露实验是shastry 等人的实验。美国曾在523个城市进行为期25 a 的大气腐蚀调查，并绘制了大气腐蚀图[6]。目前，我国已经建立了全国8个不同气候环境地区的黑色金属、有色金属和

涂渡层3大类材料的大气腐蚀数据库[7~9]

；绘制辽宁省及海南省的材料大气腐蚀图[11,12]，这些工作为国民经济各项工程提供了必需的基本信息。于国才等[9]对沈阳地区碳钢和耐候钢在工业大气环境下，进行了为期9 a 的大气户外曝晒试验，结果分析表明， 4种材

收稿日期：2005–03–21；修回日期：2005–05–17 基金项目：青岛市重点实验室专项项目(04–2–JS –131) 作者简介：郑传波（1980– ），男，山东莱芜人，硕士，主要从事海洋用钢在海洋大气中的环境致脆机制与氢渗透行为研究;黄彦良，通讯作者,电话：0532–82898743，E –mail ：hyl@ https://www.wendangku.net/doc/bb18313748.html,

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78料的腐蚀失重与试验时间的关系遵循指数规律，碳钢腐蚀较重，耐候钢腐蚀较轻，表现出较好的耐候性。大量的实验表明[10~14]，影响大气腐蚀的因素主要有3个：润湿时间，二氧化硫含量，盐粒子含量。梁彩凤[15]

通过分析中国7个试验点17种钢的8 a 大气腐蚀数据，认为对于碳钢和低合金钢，危害最大的污染是二氧化硫及氯离子，对于非耐候钢，湿热条件对长期腐蚀的影响非常大。

理论研究方面，汪轩义[15]等运用模式识别技术，通过对影响金属大气腐蚀主要因素的聚类分析，初步研究了运用典型地区金属大气腐蚀数据预测和评价有关地区大气环境腐蚀性，为腐蚀工程建设提供有参考价值的数据。运用模糊数学综合评价方法[16]，根据国际标准化组织ISO9223大气腐蚀性分级标准和我国大气腐蚀网站的腐蚀数据，对中国典型地区的大气腐蚀进行了综合评价。蔡建平等[17]发展了人工神经网络技术来预测碳钢和低合金钢的大气腐蚀性。栾艳冰等[18]

用神经网络技术建造碳钢和低合金钢大气腐蚀知识库，效果明显。Cai 等人构建了一个5-8-1的神

经网络模型来预测大气腐蚀行为[19]，

采用的输入因子为温度、相对湿度时间、暴露时间、二氧化硫浓度和氯离子浓度，输出结果为腐蚀深度。Pintos 等人用ANN 技术对南美洲大气腐蚀进行了预测[20]，数据来自14个国家72个测试点，研究了相对湿度时间，氯离子浓度，二氧化硫浓度，湿度等因素的影响，误差小于线性回归模型。

1.2 实验室试验

为了研究生产实践中已经发生或可能发生的腐蚀问题及有关理论问题，可以在实验室内有目的地将专门制备的小型金属试样在人工配制的（或取自然环境）、受控制的环境介质条件下进行腐蚀试验，这称为实验室试验。优点是(1)可以充分利用实验室测试仪器及控制设备的严格精确性；(2)可以自由选择试样的大小和形状；(3)可以严格地分别控制各个影响因素；(4)周期较短，重现性好。但实验室试验不能很好地模拟真实大气环境，实验室试验一般包括模拟试验和加速试验两类，其结果应该以现场暴露实验为参照依据。(1)实验室模拟试验：这是一种不加速的长期试验，即在实验室的小型模拟装置中，尽可能精确地模拟自然界或工业生产中遇到的介质及环境条件，或在专门规定的介质条件下进行试验。试验条件容易控制、观察和保持，结果可靠，重现性高。但是，模拟试验的周期长，费用也较大。Svensson 和Johansson 等人[21,22]从模拟自然大气条件出发，成功研究了不同温度和湿度下几种污染气体成分在与大气环境中浓度相近时对Zn 腐蚀行为的影响，发现Zn 大气腐蚀过程与温度具有相关性。(2)实验室加速试验：这是一种人为控制试验条件加速的腐蚀试验方法。加速方法包括盐雾试验、电解腐蚀试验（EC 试验）、湿热腐蚀试验、二氧化硫气体腐蚀试验、硫化氢气体腐蚀试验、膏泥腐蚀试验等。盐雾试验包括中性盐雾试验（NSS ）、醋酸盐雾试验（ASS ）等，被认为是模拟海洋大气对不同金属作用的最有用的方法，并且与室外大气腐蚀试验

具有良好的相关性[23]

。

电解法适用于钢铁件和锌压铸件上的Cu-Ni-Cr 或Ni-Cr 多层镀层的加速腐蚀试验，其原理是使镀层不连续处暴露出的镍层在电解液中发生阳极溶解，从而获得镀铬层的完整性状况。湿热腐蚀试验主要用于考虑冷凝水膜的作用，主要用于模拟热带地区的大气条件，在高温高压下能加速电偶腐蚀，所以此法对产品组合件的综合性能鉴定很适合。但试验周期较长。二氧化硫气体腐蚀试验是一种模拟工业大气和污染气氛条件的加速腐蚀试验方法，适用于检验汽车零部件镀层、电子器件触点的耐蚀性及对接触特性的影响等。我国国家标准GB2423.19-81规定了评定含SO 2大气对贵金属镀层的电子触点和连接件的耐蚀性及其对接触特性的影响之试验方法。膏泥腐蚀试验方法主要适用于Cu-Ni-Cr 或Ni-Cr 和铬镀层的加速腐蚀试验，模拟汽车上的电镀件经含有尘埃、盐类等泥浆溅泼后遭受的腐蚀情况，与室外大气试验具有良好的相关性。Pourbaix 首先提出用干湿周期循环试验方法研究大气腐蚀，较好的模拟金属在大气下的真实条件，与室外有良好的相关性。

1.3 实物试验

实物试验是将待试验的金属材料制成实物部件、设备或小型试验装置，在现场的应用条件下进行的腐蚀试验。这种试验如实地反应了实际使用的金属材料状态及环境介质状态，包括加工、焊接产生的应力、热经历和工况应力等作用影响，能够比较全面、正确地提供金属材料在实际使用状态下的性能。但试验周期冗长，费用高，在进行实物试验前，必须先进行实验室试验和现场试验，取得足够数据后才可考虑实物试验。

1.4 电化学测试方法

金属材料的大气腐蚀是一种电化学腐蚀。当金属表面的电解液膜极薄时，金属的腐蚀情况与浸入溶液里时有很大区别。随电解液膜不断减薄，腐蚀电流逐渐增大，在膜层即将干燥的最后阶段，金属的腐蚀最为严重。Rosenfeid 的研究也指出，金属表面的电解液膜的减薄，增加了氧化还原的速率，从而提高了由扩散控制的腐蚀速度。电化学实验技术有润湿时间，

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并发展了润湿时间仪用来连续测量大气腐蚀过程，结果表明电池电流随电解液膜厚度减小而急剧增加，在液膜干燥前达到一个峰值。还有极化电阻[24]等，这些方法一直使用到现在。除此之外，还有以下以下方法：(1)电化学阻抗：用小幅度正弦交流信号扰动电解池，并观察体系在稳态时对扰动的跟随情况，通过分析阻抗数值，计算金属溶液界面的等效电路图。张万灵等用在户外暴露的带锈试样在NaHSO 4溶液中进行了EIS 测量，采用传统的三电极系统，结果表明，EIS 图上均有两个时间常数，由于锈层较厚，扩散层明显，低频段有一条直线，不是单一的Warburg 阻抗。清华大学[25]通过非原位电化学阻抗研究了锌初期大气腐蚀产物的形成，效果较好。(2)Kelvin 电极技术：80年代后期，stratman [26,27]等首先将Kelvin 探头振动电容法技术应用到金属腐蚀研究中，对环境试验中大气腐蚀的电化学研究测试带来了突破性进展。它的基本原理是在待测金属上方，有一块上下振动的惰性金属，振动改变了待测金属与探头间的距离和极间电容，从而感生出交变电流。王佳、水流彻的研究[32]表明利用Kelvin 测得的电位与用微参比测的电位之间有很好的线性关系。北京航空材料研究院已经开展了此方面的研究工作，与中国科学院海洋研究所合作研制了Kelvin 探头大气腐蚀测量仪。中国科学院金属所也建立了 Kelvin 振动探针装置，用天环境腐蚀的现场监测。由于Kelvin 电极在测量时不与金属直接接触，也不和表面液膜接触，测量结果不受溶液压降的影响。利用这种技术可以对薄液膜下金属表面电位分

布进行测量，也可测得极化曲线[28]。

孙志华等[29]用此技术，测得了液膜下金属电极电位及极化曲线，为研究大气环境下的材料腐蚀行为提供了先进的技术和方法。Akira Tahara 等[30]用此技术研究了Fe/Zn 电偶在薄液膜下的腐蚀，探头以垂直于Fe/Zn 的分界线方向从Zn 扫到Fe ，Zn 区的E kp （Kelvin Potential ）几

乎一致，而Fe 区的E kp 离分界线越远，

其值上升至孤立存在时的电位，Fe 区的过渡区范围表征了Zn 对Fe 的阴极保护范围。Nazarov 等[31]用扫描Kelvin 探针研究了金属和聚合物涂料界面，结果表明界面双电层电压降对所测得的电位值起主要作用。(3)石英晶体微天平的应用：石英晶体微天平（QCM ）是一种具有纳克级灵敏度的质量检测仪器，是根据压电谐振原理，来实现对电极表面质量变化的监测。借助于QCM 的超高灵敏度，可以原位地对金属在大气腐蚀过程中的质量变化进行实时的监测，Zakipour [32]和Forslund [33]曾分别用此法对大气腐蚀初期或短期内的动力学规律进行了研究。但电极的制备技术制约了QCM 的发

展，虽然原则上可以通过气相沉积法和电镀来制备，但技术较为落后,阻碍了其发展。

1.5 物理学研究方法

随着物理学的发展，精密仪器的出现，腐蚀研究也越来越微观化。在腐蚀研究中常用的现代物理方法有光信息法，电子信息法，离子信息法等。其中光信息法包括椭圆偏光法，X-射线荧光光谱法（XRFS ），X-射线衍射法（XRD ）等。电子信息法包括透射电子显微镜（TEM ），扫描电镜（SEM ），电子探针法（EPMA ），俄歇电子能谱法（AES ）等。离子信息主要指二次离子质谱法（SIMS ）。SEM 可给出金属在不同时期表面形态，观察表面局部腐蚀行为。XRD 与AES 结合使用可对腐蚀产物进行分析，判断腐蚀产物中的元素组成并可进行半定量分析。利用XRD 可获得具有一定含量晶型物质的信息。红外光谱可用于部分产物的鉴定，如非晶型FeOOH 。原位红外和原位原子力显微镜的联合使用不仅能实时观察形貌变化，还能分析产物的形成过程。Wadsak 等[34]就用原位红外和原位原子力显微镜成功地研究了Cu 的初期腐蚀过程。可以说，物理学方法在腐蚀研究中的应用越来越广泛。

2 结束语

随着电化学测试技术及物理学的发展，大气腐蚀研究正从宏观走向微观，从定性走到定量，从长期试验发展到短期试验，研究大气腐蚀的方法会越来越多，但每种方法都有自己的优缺点，需要它们相互补充，同时发展，从多个角度对金属大气腐蚀进行研究分析。作为大气腐蚀中的一种有力手段，电化学测试技术也在不断的发展完善。但单凭电化学技术也无法全面、深入的了解金属大气腐蚀。应该将电化学测试技术与各种物理学手段有机结合起来，大气腐蚀的研究前景一定更为广阔。Schmutz [35]等结合原子力显微镜与Kelvin 探头，在给出金属表面的电位分布同时在原子尺度上给出了腐蚀形貌的变化。Astrup 等[36]将IRAS ，QCM ，AFM 结合起来，对Cu 在潮湿空气中的腐蚀行为进行了原位研究，得到了Cu 表面的氧化膜的动力学生长公式及与温度的关系。这些研究工作为进一步研究金属在多种因素协同效应下的腐蚀机理提供了可能，这些技术的相互结合也正体现了研究金属大气腐蚀的发展趋势。

参考文献： [1]

中国腐蚀与防护学会.腐蚀与防护全书,自然环境的腐蚀 防护——大气·海水·土壤[M].北京:化学工业出版

海洋科学/2005年/第29卷/第11期

80社,1997.4–10.

[2] 王光雍.环境腐蚀考察团出国考察报告[J].腐蚀科学与防

护技术,1989,1(2):41–44.

[3] 王光雍,舒启茂.材料在大气,海水,土壤环境中的腐蚀数据

积累及腐蚀与防护研究的意义与进展[J].中国科学基金,1992,6(1):40–48.

[4] Chandler K A, Kilculen M B. Atmospheric corrosion of

carbon steels[J]. Corrosion ,1974, 5: 24–28.

[5] Ailor W H. Atmospheric Corrosion[M].New York:John

Wiley and Sons,1982.86–92.

[6] 王向农译.腐蚀控制手册[M].北京:石油工业出版社,1988.12. [7] 屈祖玉,王光雍.材料大气腐蚀数据库系统[J].中国腐蚀与

防护学报,1991,11(4): 373–377.

[8] 孙成,黄春晓.辽宁城市污染大气腐蚀调查研究[J].全面腐

蚀控制,2000,14(3):1–3.

[9] 于国才,王振尧.沈阳地区碳钢及耐候钢的腐蚀规律研究

[J].腐蚀与防护,2000,21(6):243–245.

[10] 侯文泰,于敬敦.钢的大气腐蚀性4年调查及其机理研究[J]. 腐蚀科学与防护技术, 1994,6(2): 137–142.

[11] 王振尧,陈鸿川.海南省的大气腐蚀性调查[J].中国腐蚀与

防护学报,1996,16(3): 225–229.

[12] 黄春晓,吴维.辽宁省的大气腐蚀性调查[J].中国腐蚀与防

护学报,1993,13(1): 19–26.

[13] 梁彩凤,侯文泰.环境因素对钢的大气腐蚀的影响[J].中国

腐蚀与防护学报,1998, 18(1):1–6.

[14] Hou W, Liang C. Eight-year atmospheric corrosion exposure

of steel in China[J]. Corrosion , 1999,55(1):65–73.

[15] 汪轩义,王光雍.模式识别在金属大气腐蚀预测中的应用

[J].腐蚀科学与防护技术, 1998,10(3): 171–173.

[16] 汪轩义,王光雍.我国典型地区大气腐蚀性的综合评价[J].

腐蚀科学与防护技术,1996,8(1): 79–83.

[17] 蔡建平,柯伟.应用人工神经网络预测碳钢低合金钢的大

气腐蚀[J].中国腐蚀与防护学报, 1997,17(4):303–306.

[18] 栾艳冰,李顺华,屈祖玉.用神经网络技术建造碳钢和低合金钢

大气腐蚀知识库[J].北京科技大学学报,2002,24(5):571573. [19] Cai Jianping, Cottis R A, Lyon S B. Phenomenological

modeling of atmospheric corrosion using an artificial neural network[J]. Corros Sci ,1999, 41(10): 2 001–2 030. [20] Pintos S, Queipo N V , Rincon O T D, et al . Artificial neural

network modeling of atmospheric corrosion in the MICAT project[J]. Corros Sci ,2000,42(1):35–52.

[21] Svensson J E, Johansson L G . The synergistic effect of

hydrogen sulfide and nitrogen dioxide on the atmospheric corrosion of zinc[J]. Electrochem Soc , 1996,143(1): 51–57. [22] Falk T,Svensson J E, Johansson I G . The influence of carbon

dioxide in the atmospheric corrosion of zinc[J].Electrochem Soc ,1998,145 (9):2 993–2 999.

[23]

金蕾,唐其环.大气腐蚀的模拟加速试验方法研究[J].腐蚀科学与防护技术,1995,7(3):214–215.

[24] Stern M, Geary A L. Structure of chemically deposited nickels[J]. Electrochem Soc ,1957,104: 56–60.

[25] Chung S C,Lin A S,Chang J R,et al . EXAFS study of atmospheric corrosion products on zinc at the initial stages[J].Corros Sci ,2000,42(9): 1 599–1 610.

[26] Stratmann M. The investigation of the corrosion properties of metals,covered with adsorbed electrolyte layers :A new experimental technique[J]. Corros Sci ,1987, 27(8):869–872.

[27] Stratmann M,Streckel H. On the atmospheric corrosion of metals which are covered with thin electrolyte layers: verification of the experimental technique[J]. Corros Sci ,1990,30 (6-7): 681–696.

[28]

王佳,水流彻.使用Kelvin 探头参比电极技术进行薄液层下电化学测量[J].中国腐蚀与防护学报,1995,15(3):173

–179.

[29] 孙志华,刘明辉,李家柱,等.大气腐蚀电化学测定研究[J].航空材料学报,2000,20(3): 120–123.

[30] Akira T, Toshiaki K. Potential distribution measurement in galvanic corrosion of Zn/Fe couple by means of Kelvin probe[J]. Corros Sci, 2000,42(4):655–673.

[31] Nazarov A P,. Thierry. D. Scanning Kelvin probe study of metal/polymer interfaces[J]. Electrochimica Acta ,2004, 49(17-18):2 955–2 964.

[32] Zakipour S,Leygraf C. Studies of corrosion kinetics on electrical contact materials by means of QCM and XPS[J].Electrochem Soc ,1986, 133(5):873–878. [33] Forsuund M,Leygraf C.A QCM probe developed for outdoor in-situ atmospheric corrosivity monitoring[J]. Electrochem Soc ,1996, 143(3):839–844.

[34] Wadsal M,Astrup T,Odenevall Wallinder I,et al .

Multianalytical in situ investigation of the initial atmospheric corrosion of bronze[J].Corros Sci , 2002, 44(4):791–802.

[35] Schmutz P, Frankel G S. Characterization of AA2024-T3 by scaning Kelvin probe force microscopy[J]. Electrochem Soc ,1998,154(7):2 285–2 291.

[36] Astrup T, Wadsak M, Schreiner M, et al . Experimental in

situ studies of copper exposed to humidified air[J].Corros Sci ,2000, 42(6):957– 967. (本文编辑：刘珊珊)

气体腐蚀试验

气体腐蚀试验 项目介绍 本试验用于确定产品在大气环境下工作、储存的适应性，特别是接触件与连接件。影响腐蚀的主要因素有温湿度、大气腐蚀性成分等。试验的严苛程度取决于腐蚀性气体的种类和曝露持续时间。 气体腐蚀试验利用二氧化硫，二氧化氮，氯气，硫化氢等几种气体，在一定的温度和相对的湿度的环境下对材料或产品进行加速腐蚀，重现材料或产品在一定时间范围内所遭受的破坏程度。以及相似防护层的工艺质量比较，用于确定零部件、电子元件、金属材料、电工，电子等产品的防护层以及工业产品的在混合气体中的腐蚀能力。 参照标准 本试验按照我国颁布国家标准GB/T2423.51-2000电工电子产品（试验Ke）流动混合气体腐蚀试验方法 GB/9789-88《金属和其他非有机覆盖层通常凝露下的二氧化硫腐蚀试验》、国际标准ISO6988制作； 德国标准DIN 50018—《饱和环境下的二氧化硫腐蚀试验》 GB2423.19-81电工电子产品（试验C）接触点和连接件二氧化硫的试验方法 GB2423.20-81电工电子产品（试验D）接触点和连接件硫化氢的试验方法 GB2423.33-89电工电子产品（试验Kca）高浓度二氧化硫试验方法 以及国际上目前在使用的有关二氧化硫、硫化氢气体腐蚀的其他标准。 一通检测实验室试验标准 外形尺寸

680×1000×1050 850×1420×1120 1000×1650×1320 1150×1900×1370 温度范围 10℃～40℃ 均匀度±0.5℃/±2℃湿度范围 93%～98% R.H 浓度范围25±5ppm 气体浓度 0.1～1%(体积百分比) 湿度偏差 +2% -3% R.H

金属腐蚀与防护

第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀

2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)

盐雾腐蚀试验判定标准

盐雾腐蚀试验判定标准 盐雾腐蚀试验箱的试验标准与简单介绍 一、腐蚀就是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。大多数的腐蚀发生在大气环境中,大气中含有氧气、湿度、温度变化与污染物等腐蚀成分与腐蚀因素。盐雾腐蚀试验箱盐雾腐蚀就就是一种常见与最有破坏性的大气腐蚀。这里讲的盐雾就是指氯化物的大气,它的主要腐蚀成分就是海洋中的氯化物盐——氯化钠,它主要来源于海洋与内地盐碱地区。盐雾对金属材料表面的腐蚀就是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层与fmjyh0908防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时,氯离子含有一定的水合能,易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧,把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物,使钝化态表面变成活泼表面。造成对产品极坏的不良反应。 二、盐雾试验及与实际的联系(KD系列盐雾试验机) 盐雾试验就是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。它分为二大类,一类为天然环境暴露试验,另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验就是利用一种具有一定容积空间的试验设备——盐雾试验箱,在其容积空间内用人工的方法,造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。 它与天然环境相比,其盐雾环境的氯化物的盐浓度,可以就是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍,使腐蚀速度大大提高,对产品进行盐雾试验,得出结果的时间也盐雾腐蚀试验箱大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验,待其腐蚀可能要1年,而在人工模拟盐雾环境条件下试验,只要24小时,即可得到相似的结果。 人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。 1、中性盐雾试验(NSS试验)就是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它采用5%的氯化钠盐水溶液,溶液PH值调在中性范围(6～7)作为喷雾用的溶液。试验温度均取35℃,要求盐雾的沉降率在1～2ml/80cm2、h之间。 2、醋酸盐雾试验(ASS试验)就是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它就是在5%氯化钠溶液中加入一些冰醋酸,使溶液的PH值降为3左右,溶液变成酸性,最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS试验快3倍左右。 3、铜盐加速醋酸盐雾试验(CASS试验)就是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀试验,

《汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验方法》(编制说明)

《汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验方法》 编制说明 一、工作简况 1.1任务来源《汽车车身铝合金板材复合涂层加速腐蚀试验方法》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项，文件号中汽学函【2018】57号，任务号为 2018-4（由学会填写）。本标准由中国汽车工程学会防腐蚀老化分会提出，安徽江淮汽车集团股份有限公司、浙江众泰汽车制造有限公司、美国Q-Lab公司中国代表处、中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司、北京奔驰汽车有限公司、阿克苏诺贝尔（中国）投资有限公司、威凯检测技术有限公司武汉分公司、深圳市美信检测技术股份有限公司、海南热带汽车试验有限公司、辽宁忠旺集团有限公司忠旺研究院、上海凯密特尔化学品有限公司、常州市武进晨光金属涂料有限公司、北京新能源汽车股份有限公司、广西南南铝加工有限公司、帝业化学品（上海）有限公司、上汽大众汽车有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、东风商用车有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、上海涂料研究所、苏州市信测标准技术服务有限公司、通标标准技术服务（上海）有限公司、上海华测品正检测技术有限公司、宝钢股份技术中心、通标标准技术服务（重庆）有限公司等单位起草。 1.2编制背景与目标随着节能减排绿色出行的环保观念深入人心，汽车材料轻量化成为汽车主机厂及OEM工程师的共识。铝合金材料在传统燃油车领域应用日益广泛，在新能源汽车领域则担当了主要角色。然而铝合金涂层耐腐蚀性能检测方法行业内没有明确要求，甚至部分铝合金零件不进行任何表面处理，凭借自然氧化膜进行腐蚀防护，为汽车使用寿命带来巨大安全隐患。因此中国汽车行业急需一份汽车车身铝合金复合涂层加速耐腐蚀试验方法，作为铝合金车身及零部件耐腐蚀性能评估及生产管控的依据。 目前，国内汽车行业没有针对铝合金涂层耐腐蚀性能的试验方法。为满足对汽车铝合金零部件的质量验证和质量改进，铝合金氧化膜一般采用GB／T 10125 中CASS方法进行测试，铝合金粉末喷涂借鉴建筑行业铝合金粉末喷涂标准测试，但评价标准各车企差距较大，因与钢铁腐蚀机理不同，无法借鉴。国外德国宝马、大众等公司已经推出了铝合金加速腐蚀试验方法，用来考察相关零部件的耐蚀性能。 目前中国自主汽车品牌铝合金防腐技术与验证方法处于发展初期，开发与国内

大气腐蚀

姓名：段平学号：2010214145 科目：腐蚀与材料保护指导老师：陈存华 大气腐蚀的研究进展 摘要：大气腐蚀是指在环境温度下由于空气中的水气、氧气以及污染物质等的电化学或者化学作用而引起的金属腐蚀，电化学腐蚀是由潮湿大气所引起的，即金属表面存在着许多肉眼看不见的薄膜液层和凝结水膜层，大气腐蚀主要是氧通过金属表面所形成液膜的扩散，而发生氧去极化的腐蚀。而化学腐蚀是由于干大气所引起的。 关键词：大气腐蚀；种类；原因；影响；金属；措施 正文： 一、大气腐蚀的种类 通过大气含水的多少可以将大气腐蚀分为三种。（1）干的大气腐蚀：空气十分干燥，金属表面上不存在水膜,金属的腐蚀属于常温氧化。（2）潮的大气腐蚀：Rh<100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液膜,随水膜厚度增加,V-迅速增大。（3）湿的大气腐蚀：Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加，V-逐渐减小。 Rh指的是相对湿度。还可以通过其他的条件进行分类，具体划分见下表： 大气环境腐蚀分类 腐蚀类型腐蚀速度 （mm/a）腐蚀环境 等级名称环境气体类型相对湿度（年平均）% 大气环境I 无腐蚀＜1.001 A ＜60 乡村大气 II 弱腐蚀0.001～0.025 A B 60～75 ＜60 乡村大气 城市大气 III 轻腐蚀0.025～0.050 A B C ＞70 60～75 ＜60 乡村大气 城市大气 工业大气 IV 中腐蚀0.050～0.2 B C D ＞70 60～75 ＜60 城市大气 工业大气和海洋大 气 V 较强腐蚀0.2～1.0 C D ＞70 60～75 工业大气 VI 强腐蚀1～5 D ＞75 工业大气 腐蚀气体分级 气体类型腐蚀物质名称腐蚀物质含量 （mg/m3） 气体类型腐蚀物质名称 腐蚀物质含量 （mg/m3）

金属腐蚀与防护考试试卷(附实验)及答案

金属腐蚀与防护试卷1 一、解释概念:（共8分，每个2分） 钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀 二、填空题：（共30分，每空1分） 1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。 2．在水的电位-pH图上，线?表示关系，线?表示关系，线?下方是的稳定存在区，线?上方是的稳定存在区，线?与线?之间是的稳定存在区。 3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在范围为宜。 4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。 5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。 ) 6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。 7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。 三、问答题：（共24分，每小题4分） 1．说明协调磷酸盐处理原理。 2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么 3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么 4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么 5．说明热力设备氧腐蚀的机理。 6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。 /

四、计算：（共24分， 每小题8分） 1．在中性溶液中，Fe +2=106-mol/L ，温度为25℃，此条件下碳钢是否发生析氢腐蚀并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH 值。（E 0Fe 2+/Fe = - ） 2．写出V -与i corr 的关系式及V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。 3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位： Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = + 问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀 五、分析：（共14分，每小题7分） 1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低 { 2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。 (25 15 20 pH o C) 9.809.609.409.209.008.80 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R =2.8R =2.6 R =2.4R =2.3R =2.2R =2.1

耐大气腐蚀钢

简介:耐大气腐蚀钢，又称耐候钢。耐候钢是指通过添加少量合金元素，使其在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金强度钢。耐候钢的耐大气腐蚀性能为普碳钢的2~8倍，耐候钢除具有良好的耐候性外，还具有优良的成形、焊接等使用性能。耐候钢是通过在普通钢中添加一定量的合金元素制成的一种低合金钢，主要合金成分为Cu、P、Cr、Ni等元素。耐候钢的耐大气腐蚀性能远高于普碳钢，在国外被广泛应用于集装箱、桥梁、汽车、铁路车辆和建筑等制造行业，目前国内耐候钢主要用于集装箱、铁路车辆，由此可见我国的耐候钢应用领域还有很大的发展空间。耐候钢作为一种高效钢材。一直是大气腐蚀用钢品种开发与腐蚀研究的热点。特别是近二十年来，人们进行了大量的大气暴晒、干湿循环等试验。并利用X-射线、扫描电镜、偏光显微镜、电子探针微区分析等现代物理测试手段对金属腐蚀产物的组成、结构及其形成过程进行了研究。对合金元素的作用及锈层的保护作用有了更深刻、更全面地了解，还开发了新型的耐候钢及其锈层稳定化处理技术。 1.耐候钢的发展 耐候钢的研制起源于欧美。早在1900年，欧美的科学家就发现Cu可以改善钢在大气中的耐蚀性能。1961年美国实验和材料学会(ASTM)开始了大气腐蚀的研究，30年代美国的U.S.Steel公司首先研制成功了耐腐蚀高抗拉强度的含Cu低合金钢-Corten钢，并在60年代不涂漆直接用于建筑和桥梁其中应用最普遍的是高P、Cu加Cr、Ni的Corten A系列和以Cr、Mn、Cu合金化为主的(Corten B系列这种耐候钢在欧洲、日本也得到广泛应用。我国自60年代起大量研制耐候钢，并发展了一些自己的钢种，如鞍钢集团的08CuPVRE系列、武钢集团的09CuPTi系列、济南钢铁公司的09MnNb、上海第三钢铁厂的10CrMoAl和10CrCuSiV等。现在，国外已将耐候钢逐渐当作普通钢种来广泛使用。在钢种开发、使用及设计施工上也逐渐作了详细规定。根据使用情况，耐候钢又可分为结构用高耐候钢和焊接结构用耐候钢。前者主要用于车辆、塔架、建筑等其它结构件中，具有优良的耐大气腐蚀性能，以Cu—P系为主，其中P含量在0.07％～0.15％之间由于含P 量高，所以这类钢的屈服强度一般在 343 MPa以下，板厚一般不超过16 mm，美国的 ASTMA242系列和日本JAS中的SPA系列耐候钢均属此类。目前我国这种结构用高耐候钢的发展十分迅速，除了仿制的几个品种如09CuPcrNi(仿 Corten)和09CuPTi(叉称09MnCuPTi)以外，还发展了具有中国特点的新品种，如09CuPTiRE、09CuPRE和08CuPvRE等。并且已经制定出国家标准<高耐候性结构钢)GB 4171—84。焊接结构用耐候钢主要用于桥梁、建筑等大型焊接结构中，以Cu-Cr-Ni系为主，含P量0.04％以下，具有优良的焊接性能和低温韧性，应用十分广泛。如已有美国的ASTM A588和A514系列、日本的JIS SMA 系列耐候钢等型号，而在我国尚在研制中。国内外耐候钢发展的主要历程如表1所示。 表1 耐候钢的发展历程 年份记述 1900 美国开始了含铜钢-早期耐候钢的研究和开发 1933 美国U.S.Steel公司推出Corten-A型低台金耐候钢商品 1955 日本开发耐候钢 1959 美国开始使用裸耐候钢 1961 中国开始试制16MnCu钢 1965 中国试制出09CuPTi薄钢板 日本建成第一座耐候钢大桥(涂漆)

盐雾腐蚀试验判定标准

盐雾腐蚀试验判定标准 一、腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。 大多数的腐蚀发生在大气环境中，大气中含有氧气、湿度、温度变化和污染物等腐蚀成分和腐蚀因素。盐雾腐蚀试验箱盐雾腐蚀就是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀。这里讲的盐雾是指氯化物的大气，它的主要腐蚀成分是海洋中的氯化物盐——氯化钠， 它主要来源于海洋和内地盐碱地区。 盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和fmjyh0908防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面。造成对产品极坏的不良反应。 二、盐雾试验及与实际的联系(KD系列盐雾试验机) 盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。它分为二大类，一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备——盐雾试验箱，在其容积空间内用人工的方法，造成盐雾环境来对产品的耐 盐雾腐蚀性能质量进行考核。 它与天然环境相比，其盐雾环境的氯化物的盐浓度，可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍，使腐蚀速度大大提高，对产品进行盐雾试验，得出结果的时间也盐雾腐蚀试验箱大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验，待其腐蚀可能要1年，而在人工模拟盐雾环境条件下试验，只要24小时，即可得到相似的结果。 人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、 交变盐雾试验。 1、中性盐雾试验(NSS试验)是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范围(6～7)作为喷雾用的溶液。试验温度均取35℃，要求盐雾的沉降率在1～2ml/80cm2.h之间。 2、醋酸盐雾试验(ASS试验)是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它是在5%氯化钠溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降为3左右，溶液变成酸性，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS试验快3倍左右。 3、铜盐加速醋酸盐雾试验(CASS试验)是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀试验，试验温度为50℃，盐溶液中加入少量铜盐—氯化铜，强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度 大约是NSS试验的8倍。 4交变盐雾试验是一种综合盐雾试验，它实际上是盐雾腐蚀试验箱中性盐雾试验加恒定湿热试验。它主要用于空腔型的整机产品，通过潮态环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在

金属腐蚀与防护课后答案

《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st =(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001 =0.4694g/ m?h 又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6

=0.3391g/㎡?h d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2 015 Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3 d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2 02 Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2?h 试样体积为：V=π×2 2×0.5=6.28 cm3 d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st =(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。

金属材料大气腐蚀研究进展

存档日期：存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称：材料保护学 课程代号： 任课教师： 完成日期： 专业： 学号： 姓名： 成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

金属材料大气腐蚀研究进展 摘要：本文对金属大气腐蚀研究做了简介，综述了我国的大气腐蚀研究进展，并比较了国内外的发展水平。得出我国的大气腐蚀研究已经进入了世界强国之列，但是总体上与美国等发达国家有着20-30年的差距。对以后的大气腐蚀研究方面提出了展望。 关键词：金属，大气，腐蚀

大气腐蚀是指大气中的腐蚀性气体溶解在水中作用于金属表面所引起的腐蚀[1]。大气腐蚀是金属腐蚀的基本类型，几乎所有与大气接触的金属材料都会受到大气腐蚀，大气腐蚀所造成的损失约占腐蚀总损失的一半以上[2]，因此，开展大气腐蚀与防护的研究具有重要的意义。 1.金属大气腐蚀研究简介 金属的大气腐蚀是自然界中存在的最普遍的腐蚀现象，因此人们在很早以前就已经开始对它进行研究。特别是基于自然环境中的大气腐蚀现场曝晒试验直观、可靠的特点，世界各国对其都格外重视。尤其是像美国、英国和日本等工业发达的国家，早在上个世纪初就开始通过现场曝晒试验研究多种材料在自然大气环境中的腐蚀行为。相比之下，我国开展自然环境的大气腐蚀研究起步较晚，始于20世纪50年代中期，即1955年开始建立大气腐蚀曝晒试验站，但由于历史原因，发展迟缓，不具系统性，期间由于“文革”影响还中断了十几年，直到1980年才在全国范围内恢复自然环境腐蚀试验网站的建设工作[3]。我国在大气腐蚀基础研究方面在国内外发表了大量的论文，这些系列论文的发表极大的提高了我国在大气腐蚀方面的研究地位，标志着我国已经进入大气腐蚀研究强国之列，而且这方面还保持着很好的发展势头[4]。 2.大气腐蚀行为与规律若干研究进展 （1）金属材料自然环境腐蚀幂指数规律的建立和金属大气腐蚀初期行为与规律研究[5]。以黑色金属和有色金属材料在我国典型大气环境中的长期现场腐蚀试验为基础，通过数据采集、评价和综合分析，获得了金属材料在我国典型大气环境中的腐蚀速率幂函数规律和相关参数以及拟合曲线，由此建立的幂函数模型可以表征我国典型大气环境下金属材料的腐蚀规律，这一规律的确认与获得是我国材料大气腐蚀学科领域的重要进展。其模型为： D A n t 其中，D——腐蚀深度（mm）； t——暴晒试验时间（a）； A——第一年的腐蚀深度（与环境及材料有关）； n——代表腐蚀发展趋势（随钢种和环境变化极大，数值一般小于1）； 对Q235和09CuPCrNi耐候钢在模拟潮湿和湿热大气环境中的腐蚀初期行为；铝合金AZ91D镁合金在模拟大气环境中的腐蚀初期行为与机理；Q235、09CuPCrNi耐候钢、铝合金AZ91D镁合金在单一SO2、CO2、NaCl沉积污染状况下和SO2、CO2、NaCl沉积复合污染下的腐蚀初期行为与机理等进行了系统研究，得到了一系列结果，发表在国内外学术刊物上。

腐蚀环境种类

环境种类 大气腐蚀环境 1.农村大气农村大气是最洁净的大气，空气中不含强烈的化学污染，主要含有有机物和无机物尘埃等。影响腐蚀的因素主要是相对湿度、温度和温差. 2.城市大气城市大气的主要污染物主要是城市居民生活所造成的大气污染，如汽车尾气、锅炉排放的SO2等。实际上，很多大城市往往也是工业城市，或者是海滨城市，所以大气环境污染的相当复杂。 3.工业生产区大气工业生产区所排放的污染物含有大量的SO2、H2S等含硫化合物，所以工业大气环境最大的特征是含有硫化物。他们易溶于水，形成的水膜成为强腐蚀介质，加速金属的腐蚀。随着大气相对湿度和温差的变化，这种腐蚀作用更强。很多石化企业和钢铁企业往往非常大，可以形成一个中等城市规模，大气质量相当差，对工业设备和居民生活造成的污染极其严重。 4.海洋大气其特点是空气湿度大，含盐分多。暴露在海洋大气中的金属表面有细小盐粒子的沉降。海盐粒子吸收空气中的水分后很容易在金属表面形成液膜，引起腐蚀。在季节或昼夜变化气温达到露点是尤为明显。同时尘埃、微生物在金属表面的沉积，会增强环境的腐蚀性。所以海洋大气对金属结构的腐蚀性比内陆大气，包括乡村大气和城市大气要严重的多.海洋的风浪条件、离海面的高度等都会影响到海洋大气腐蚀性。风浪大时，大气中的水分含盐量高，腐蚀性增加。据研究，离海平面7～8m处的腐蚀最强，在此之上越高腐蚀性越弱。雨量的大小也会影响腐蚀，频繁的降雨会冲刷掉金属表面的沉积物，腐蚀会减轻。相对湿度升高会使海洋大气腐蚀加剧。一般热带腐蚀性最强，温带次之，两级最弱。中国最典型的处于海洋腐蚀环境中的是杭州湾跨海大桥，地处亚热带海洋性季风气候。 5.处于海滨的工业大气环境，属于海洋性工业大气，这种大气中既含有化学腐蚀污染的有害物质，又含有海洋环境的海盐粒子。2种腐蚀介质的相互作用对混凝土的危害更大。 淡水腐蚀环境 混凝土碳化模型 国内外学者提出了许多混凝土碳化深度预测模型,这些模型大致可分为两类:一类是基于试验数据或实际结构的碳化深度实测值,采用数学统计或神经网络等方法拟合得到的经验模型;另一类为基于碳化反应过程的定量分析建立的理论模型。 灰色理论 它是一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现象的应用数学学科。传统的系统理论，大部研究那些信息比较充分的系统。对一些信息比较贫乏的系统．利用黑箱的方法，也取得了较为成功的经验。但是，对一些内部信息部分确知、部分信息不确知的系统，却研究得很不充分。这一空白区便成为灰色系统理论的诞生地。在客观世界中，大量存在的不是白色系统(信息完全明确)也不是黑色系统(信息完全不明确)，而是灰色系统。因此灰色系统理论以这种大量存在的灰色系统为研究而获得进一步发展。 基本观点 (1)灰色系统理论认为，系统是否会出现信息不完全的情况、取决于认识的层次、信息的层次和决策的层次，低层次系统的不确定量是相当的高层次系统的确定量，要充分利用已知的信息去揭示系统的规律。灰色系统理论在相对高层次上处理问题，其视野较为宽广； (2)应从事物的内部，从系统内部结构和参数去研究系统。灰色系统的内涵更为明确具体；

汽车涂层户外加速腐蚀试验方法

汽车涂层户外加速腐蚀试验方法 1 范围 本标准规定了汽车零部件及材料在典型自然环境下喷盐雾加速腐蚀试验方法的场地、试验条件、仪器设备、试验样品、测量方法及结果评价方法。 本标准适用于汽车用钢铁、铝、铜及其合金等金属覆盖层或其他转化膜层的户外加速腐蚀试验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 13452.2 色漆和清漆漆膜厚度的测定 GB/T 25834 金属和合金的腐蚀钢铁户外大气加速腐蚀试验 GB/T 30789.1～9 色漆和清漆涂层老化的评价缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标识第1部分：总则与标识体系；[ ISO 4628-1 ,IDT] 第2部分：起泡等级的评定；[ ISO 4628-2 ,IDT] 第3部分：生锈等级的评定；[ ISO 4628-3 ,IDT] 第4部分：开裂等级的评定；[ ISO 4628-4 ,IDT] 第5部分：剥落等级的评定；[ ISO 4628-5 ,IDT] 第6部分：胶带法评定粉化等级；[ ISO 4628-6 ,IDT] 第7部分：天鹅绒布法评定粉化等级；[ ISO 4628-7 ,IDT] 第8部分：划线或其他人造缺陷周边剥离和腐蚀等级的评定；[ ISO 4628-8 ,IDT] 第9部分：丝状腐蚀等级的评定；[ ISO 4628-10 ,IDT] GB/T 31973 汽车非金属材料及部件自然曝露试验方法 ISO 8407 金属和合金的腐蚀腐蚀试样中腐蚀产物的清除 ISO 9226 金属和合金的腐蚀—大气腐蚀—测定标准标本腐蚀性的评价腐蚀速率 ISO 11474 金属和合金的腐蚀.人造气氛的腐蚀试验.间歇盐雾下的室外加速试验(疮痂试验) ASTM D6675 汽车钢板上有机涂层的盐加速户外表面腐蚀试验的标准实施规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1划痕层离宽度（Delamination Distance） 划痕处各类膜层失去附着力的宽度。 3.2划痕腐蚀最大宽度（Maximum Delamination Distance） 从划刻线的边缘起到膜层失去附着力最远处的距离。

金属腐蚀与防护课后习题答案

腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示： 反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量 氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ） 当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值 氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关

盐雾试验判定标准

盐雾测试 Salt Fog Test 盐雾试验与实际情况的关系 一、盐雾的腐蚀 腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。大多数的腐蚀发生在大气环境中，大气中含有氧气、湿度、温度变化和污染物等腐蚀成分和腐蚀因素。盐雾腐蚀就是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀。这里讲的盐雾是指氯化物的大气，它的主要腐蚀成分是海洋中的氯化物盐—氯化钠，它主要来源于海洋和内地盐碱地区。盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面。造成对产品极坏的不良反应。 二、盐雾试验及与实际的联系 盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。它分为二大类，一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备—盐雾试验箱，在其容积空间内用人工的方法，造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。它与天然环境相比，其盐雾环境的氯化物的盐浓度，可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍，使腐蚀速度大大提高，对产品进行盐雾试验，得出结果的时间也大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验，待其腐蚀可能要1年，而在人工模拟盐雾环境条件下试验，只要24小时，即可得到相似的结果。 人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。 (1) 中性盐雾试验（NSS试验）是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它采用5% 的氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范围（6～7）作为喷雾用的溶液。试验温度均取35℃，要求盐雾的沉降率在1～2ml/80cm2.h之间。 (2) 醋酸盐雾试验（ASS试验）是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它是在5%氯化钠溶液中加 入一些冰醋酸，使溶液的PH值降为3左右，溶液变成酸性，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS试验快3倍左右。 (3) 铜盐加速醋酸盐雾试验（CASS试验）是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀试验，试验温度 为50℃，盐溶液中加入少量铜盐—氯化铜，强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度大约是NSS试验的8倍。 (4) 交变盐雾试验是一种综合盐雾试验，它实际上是中性盐雾试验加恒定湿热试验。它主要用于空腔 型的整机产品，通过潮态环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在产品内部产生。它是将产品在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换，最后考核整机产品的电性能和机械性能有无变化。

盐雾腐蚀试验判定标准

盐雾腐蚀试验判定标准 的试验标准和简单介绍 一、腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。大多数的腐蚀发生在大气环境中，大气中含有氧气、湿度、温度变化和污染物等腐蚀成分和腐蚀因素。盐雾腐蚀试验箱盐雾腐蚀就是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀。这里讲的盐雾是指氯化物的大气，它的主要腐蚀成分是海洋中的氯化物盐——氯化钠，它主要来源于海洋和内地盐碱地区。 盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和fmjyh0908防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面。造成对产品极坏的不良反应。 二、盐雾试验及与实际的联系（KD系列盐雾试验机） 盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。它分为二大类，一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备——盐雾试验箱，在其容积空间内用人工的方法，造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。 它与天然环境相比，其盐雾环境的氯化物的盐浓度，可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍，使腐蚀速度大大提高，对产品进行盐雾试验，得出结果的时间也盐雾腐蚀试验箱大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验，待其腐蚀可能要1年，而在人工模拟盐雾环境条件下试验，只要24小时，即可得到相似的结果。 人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。 1、中性盐雾试验（NSS试验）是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范围（6～7）作为喷雾用的溶液。试验温度均取35℃，要求盐雾的沉降率在1～2ml/之间。

大气腐蚀资料

材料的大气腐蚀所造成的损失占全部腐蚀的一半.因此,开展大气腐蚀与防护对策的研究具有重要意义。 美国试验与材料学会(ASTM) 自1916年便开始大气腐蚀的研究,Larrabee等先后进行大气腐蚀数据积累工作,总结腐蚀规律,探讨腐蚀机理。我国材料自然环境(大气、海水、土壤) 腐蚀试验开始于20 世纪50 年代中期,1955 年开始建立大气腐蚀试验网站,60 年代中期至70 年代末期试验一度中断。1980 年我国大气、海水、土壤腐蚀试验网站全部恢复建设,开始了我国常用材料大气、海水、土壤环境中长期、系统的腐蚀试验研究,并取得了大量有价值的研究成果。本文主要以铝和铝合金为例简单阐述大气腐蚀的危害和防护。 铝和铝合金具有优异的性能,在交通、能源、食品、电子等领域都有广泛的应用, 特别是航空工业。大多数铝和铝合金有良好的抗大气腐蚀性能,可以在没有保护的情况下长期地使用,不会由于出现孔蚀而导致结构失效。暴露在大气中的铝合金表面逐渐地由光亮变暗、灰白,甚至变黑(在污染的大气中)。铝合金在大气中的腐蚀一般表现为表面出现浅坑从而变得粗糙不平,但没有明显的厚度减少。对铝-铜系和铝-锌-镁系高强铝合金是个例外,它们可能出现晶间腐蚀或者层状腐蚀,尤其在腐蚀性的工业大气和海洋大气中非常显著。随着我国工业化进程的发展和经济目标的定位,中国的大气污染程度有加重的趋势,铝和铝合金的大气腐蚀问题将会较先前明显；而且人们对铝合金的耐大气腐蚀性有了更高的要求,既保持性能,又要有良好的外观。 大气腐蚀的传统研究方法 大气腐蚀的传统研究方法包括大气环境暴露试验、室内加速腐蚀试验、表面腐蚀形貌观察和腐蚀产物分析等等,传统的失重法一直是确定大气腐蚀速度的方法,在分析技术上主要借助于一些物理手段,如X- 射线衍射分析(XRD) 、扫描电镜(SEM) 、电子探针法(EPMA) 、X- 射线光电子能谱法(XPS) 等。 2.1.1 大气环境暴露试验 大气环境暴露试验包括户外暴露试验和室内暴露试验. 自然环境下的暴露试验一直是研究大气腐蚀最通常的试验方法. 大气暴露试验的优点是较能反映现场实际情况,所得的数据直观、可靠. 可以获得户外自然环境下金属的腐蚀特征、腐蚀规律,用来估算该环境下金属的使用寿命,为合理选材、有效设计和制定产品防护标准提供依据. 一般来说,大气环境暴露试验周期长,而且试验结果是多种环境因素共同作用的反映。 影响大气腐蚀的主要因素及腐蚀规律的研究，现已普遍认为,影响大气腐蚀的主要环境因素有3个:温度在零度以上时湿度超过临界湿度的时间(润湿时间)、二氧化硫的含量、盐粒子的含量 2.1.2 室内加速腐蚀试验 室内加速腐蚀试验包括盐雾试验、膏泥腐蚀试验(Corrodkote 试验)、电解腐蚀试验( EC 法)、二氧化硫气体腐蚀试验和干P湿交替复合循环试验等. 其中盐雾试验被认为是模拟海洋大气对不同金属(有保护涂层或无保护涂层) 作用的最有用的实验室加速腐蚀试验方法,并且与室外大气腐蚀试验具有良好的相关性；膏泥腐蚀试验主要适用于Cr 、Cu2Ni2Cr 和Ni2Cr 镀层的加速腐蚀试验. 一般认为60年代发展起来的泥膏腐蚀试验具有过程快速、重现性好、与室外大气试验相关性好等优点,因此,ASTM B368 已正式将其列入装饰性多镀层铬腐蚀试验标

金属腐蚀与防护实验指导书

金属腐蚀与防护实验指导书 课程编号：03030101 适用专业：金属材料工程专业 课程类别：专业教育课程 郝小军徐宏妍编

实验一 金属极化曲线测试 一、目的要求 1、掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。 2、绘制并比较一般金属（镁合金）和有钝化性能（铝合金、不锈钢）的金属的阳极极化曲线的异同，初步掌握有钝化性能的金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。 3、通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数，了解击穿电位和保护电位的意义。 4、掌握恒电位仪的使用方法，了解恒电位技术在腐蚀研究中的重要作用。 二、基本原理 阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。 阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。图1是一条较典型的阳极极化曲线。 一般金属（镁合金）的阳极极化曲线为ax 曲线。对有钝化性能的金属（铝合金、不锈钢），曲线abcdef 是恒电位法（即维持电位恒定， 测定相应的电流值）测得的阳极极化曲线。当电位从a 逐渐向正移动到到b 点时，电流也随之增加到b 点，当电位过b 点以后，电流反而急剧减小，这是因为在金属表面上生成了 一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到c 。在c 点之后，电位若继续增高，由于金属完全进 入了钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流。当使电位增高到d 点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。从 a 点到 b 点的范围叫活性溶解区，从b 点到c 点叫钝化过渡区，从c 点到d 点叫钝化稳定区， 过d 点以后叫过钝化区。对应于b 点的电流密度叫致钝电流密度，对应于cd 段的电流密度叫维钝电流密度。 若把金属作为阳极，通以致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钠化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这就是阳极保护的原理。 用恒电流法测不出上述曲线的bcde 段。在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到b 点时，电位即由b 点跃增到很正的e 点，金届进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。由此可见只有用恒电位法才能测出完整的阳极极化曲线。 本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位，同时测定对应的电流值，并在半对数坐标上绘成E-i 曲线，即为恒电位阳极极化曲线。 E ,m V i ,mA/cm 2 图1 阳极极化曲线 有钝化性能的金属： abcdef ——恒电位法测定；abef ——恒电流法测定 一般金属：ax 曲线