金属腐蚀原理实验指导书.docx

实验一失重法测定金属腐蚀速度
一实验目的
通过实验进一步了解金属腐蚀现象和原理，了解某些因素（如不同介质，介质的浓度，是否加有缓蚀剂等）对金属腐蚀速度的影响。
掌握一种测定金属腐蚀速度的方法——重量法。
二实验原理
目前测定腐蚀速度的方法很多，如重量法，电阻法，极化曲线法，线形极化法等。所谓重量法，就是使金属材料在一定的条件下（一定的温度、压力、介质浓度等）经腐蚀介质一定时间的作用后，比较腐蚀前后该材料的重量变化从而确定腐蚀速度的一种方法。
对于均匀腐蚀，根据腐蚀产物容易除去或完全牢固地附着在试样表面的情况，可分别采用单位时间、单位面积上金属腐蚀后的重量损失或重量增加来表示腐蚀速度：
(1-1)
式中K——腐蚀速度克/米2·小时（K为负值时为增重腐蚀产物未清除）；
s——试样面积米2；
t——试验时间小时；
W0——试验前试片的重量克；
W——试验后试片的重量克（清除腐蚀产物后）
对于均匀腐蚀的情况，以上腐蚀速度很容易按下式换算成以深度表示的腐蚀速度：
（1-2）
式中Ke——一年腐蚀深度毫米/年；
d——试验金属的密度克/厘米3。
重量法是一种经典的试验方法，然而至今仍然被广泛应用，这主要是因为试验结果比较真是可靠，所以一些快速测定腐蚀速度的实验结果还常常需要与其对照。重量法又是一种应用范围广泛的实验方法，它适用于室内外多种腐蚀实验，可用于评定材料的耐蚀性能。评选缓蚀剂，改变工艺条件时检查防蚀效果等。重量法是测定学金属腐蚀速度的基础方法，学习掌握这一方法是十分必要的。
但是，应当指出，重量法也有其局限性和不足。首先，它只考虑均匀腐蚀的情况，而不考虑腐蚀的不均匀性；其次，对于失重法很难将腐蚀产物完全除去而不损坏基体金属，往往由此造成误差，对于晶间腐蚀的情况，由于腐蚀产物残留在样品种不能除去，如果用重量法测定其腐蚀速度，肯定不能说明实际情况，另外对于重量法要想作出K-t曲线往往需要大量的样品和很长的实验周期。
本实验是碳钢在敞开的酸溶液中的全浸实验，用重量法测定其腐蚀速度。
金属在酸中的腐蚀一般是电化学腐蚀，由于条件的不同而呈现出复杂的规律。酸类对于金属的腐蚀规律很大程度上取决于酸的氧化性。非氧化性的酸，如盐酸，其阴极过程纯粹是氢去极化过程；氧化性的酸，其阴极过程则主要是氧化剂的还原过程。
然而，我们不可能把酸类截然分为氧化性酸和非氧化性酸。例如当硝酸比较稀时，碳钢的腐蚀速度随浓度的增加而增加，是氢去极化腐蚀，当硝酸浓度超过30％时，腐蚀速度迅速下降，浓度达到50％时，腐蚀速度降到最小成为氧化性的酸，此时碳钢在硝酸中的腐蚀的阴极过程是：
NO3－＋2H+＋2e→NO2－＋H2O
酸中加入适量缓蚀剂能阻止金属腐蚀速度或降低金属腐蚀速度。
三实验内容与步骤
（一）试样的准备工作
为了消除金属表面原始状态的差异，以获得均一的表面状态，试样需要打磨。
试样编号，以示区别。
准确测量试样尺寸，用游标卡尺准确测量试样尺寸，计算出试样面积，并将数据记录在记录本上。
试样表面除油，首先用毛刷、软布在流水中清除试样表面黏附的残屑、油污，然后用丙酮清洗，用滤纸吸干，经除油后的试样避免再用手摸，用干净纸包好，放入干燥器中干燥24小时。
将干燥后的试样放在分析天平上称重，准确度应达0.1mg，称量结果记录在附表中。
（二）腐蚀实验
1、分别量取500ml下列溶液“
20％H2SO4；
20％H2SO4＋硫脲（10克/升）；
20％HNO3；
60％HNO3
将其分别放在四个预先冲洗干净的烧杯中。
2、将试样按编号分成四组（每组两片），用尼龙丝悬挂，分别浸入以上四个烧杯中。试样要全部浸入溶液，每个试样浸泡深度要求大体一致，上端应在液面以下20mm。
3、自试样浸入溶液时开始记录腐蚀时间，半小时后，将试样取出，用水清洗。
（三）腐蚀产物的去除
腐蚀产物的清洗原则是应除去试样上所有的腐蚀产物，而只能去掉最小量的基本金属，通常去除腐蚀产物的方法有机械法、化学法和电化学方法。本实验试采用机械法和化学法。
机械法去除腐蚀产物
若腐蚀产物较厚可先用竹签、毛刷、橡皮擦净表面，以加速除锈过程。
化学法除锈
目前化学法除锈常用的试剂很多，对于铁和钢来说主要有：
20％NaOH＋200g/l锌粉，沸腾5分钟。
浓HCl＋50g/lSnCl2＋20g/lSbCl3，冷，直至干净。
12％HCl＋0.2％As2O3＋0.5％SnCl2＋0.4％甲醛，50℃，15～40分钟。
10％H2SO4＋0.4％甲醛，40～50℃10分钟。
12％HCl＋1～2％乌洛托品，50℃或常温。
饱和氯化铵＋氨水，常温，直到干净。
除净腐蚀产物后，用水清洗试样（先用自来水后用去离子水）。再用丙酮擦洗、滤纸吸干表面，用纸包好，放在干燥器内干燥24小时。
干燥后的试样称重。结果记录在表中。
四试剂及设