金属腐蚀研究方法缝隙腐蚀的研究.docx

金属腐蚀研究方法

院（系）：材料科学与工程学院
专业班级：金材1101班
学生姓名：卢阳
学号：201112030109
完成日期：2014年11月16日

金属腐蚀研究方法
——缝隙腐蚀的研究
缝隙腐蚀是在电解质溶液(特别是含有卤族离子的介质)中，在金属与金属或金属与非金属表面之间狭窄的缝隙内，溶液的移动受到阻滞，当缝隙内溶液中的氧耗竭后，氯离子从缝隙外向缝隙内迁移，金属氯化物的水解酸化过程发生，导致钝化膜的破裂而产生与自催化点腐蚀相类似的局部腐蚀。缝隙腐蚀现象非常普遍，对一些耐蚀金属材料的危害尤其明显[1]。
1、缝隙腐蚀的机理[2]
缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。在初期阶段，发生金属的溶解和阴极的氧还原为氢氧离子的反应：
阳极：M→M++e阴极：O2+2H2O+4e→4OH-
阳极阴极此时金属和溶液之间电荷是守恒的，金属溶解产生的电子立即被氧还原消耗掉。在经过一段时间后，缝内的氧消耗完后，氧的还原反应不再进行。这时缝内缺氧，缝外富氧，形成了氧浓差电池，金属M在缝内继续溶解，缝内溶液中M+过剩，为了保持电荷平衡，缝隙外部迁移性大的阴离子（如氯离子）迁移到缝内，同时阴极过程转到缝外。缝内已形成金属的盐类(包括氯化物和硫酸盐)发生水解：
M+CI+H2O→MOH↓+H+CI-
结果使缝内pH值下降，可达2至3，这就促使缝内金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的阴极过程，即氧的还原速度也增加，使外部表面得到阴极保护，而加速了缝内金属的腐蚀。
而Myer等人认为，至少还有氢离子、中性盐和缓蚀剂的浓差电池存在于缝隙腐蚀过程中，Brown以水解后局部酸化引起局部腐蚀的依据，提出了闭塞腐蚀电池（occludedcorrosioncell）的概念。另外，Fontana和Rosefeld等人，指出了蚀孔或缝隙闭塞电池的自催化理论。
缝内外溶液的对流和扩散受阻，导致闭塞区贫氧，缝隙外仍然富氧，造成的氧浓差电池使缝隙内金属的电位低于缝隙外金属的电位，pH值的降低以及H+和Cl-的作用（HCl）使金属处于活化状态，促进闭塞区内金属的溶解，形成二次腐蚀产物Fe(OH)3在缝口，造成正电荷过剩，Cl-迁入。而氯化物在水中发生水解，使缝隙内介质（H+离浓度增加）酸化，pH值下降，因此，加速了阳极的溶解。阳极的加速溶解，又引起更多的Cl-离子迁入，氯化物浓度又增加，氯化物的水解又使介质进一步酸化，如此反复循环，形成了一个闭塞电池内的自催化效应。
缝隙腐蚀试验方法
在相对闭塞的狭小缝隙中存留的溶液容量甚微，因此必须设计一些特殊的研究方法才能有效地研究缝隙腐蚀行为。迄今为止采用的研究方法可归纳为三类，真实缝隙中的测量、数学模拟法、模拟缝隙测量。真实缝隙中的测量又分为原位测量法和取样分析法，可是无论是原位测量还是取样分析都会因缝隙狭小，测量和取样困难而影响实验精度。数学模拟法目前模型尚未统一。模拟缝隙测量的方法采用较多，有的已形成国家标准，主要分为浸泡试验和电化学试验两大类。浸泡试验法中有三氧化铁试验（GB/T10127-2002.），多缝隙试样试验，临界缝隙腐蚀温度试验，活性炭加速试验等。电化学测试法（GB/T13671-1992.）中有临界（再钝化）电位测试法，去钝化pH值比较法，稳态pH值与去钝化pH值比较法等。
3、22Cr双相不锈钢缝隙腐蚀[3]
国内外对22Cr双相不锈钢缝隙腐蚀的研究结果表明，其缝隙腐蚀性能优于18-5Mo型双相不锈钢，与316L奥氏体不锈钢相当，但低于25Cr型同样含钼量的双相不锈钢，在流动的海水中有轻微的缝隙腐蚀。
3.1试验材料
试验所用材料为00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢，其化学成分见表3-1。
表3-100Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢化学成分（wt%）
成分CMnSiCrNiMoNSP含量0.0211.520.3721.475.553.040.130.0030.00143.2化学浸泡法
①三氯化铁实验试验方法
图3.2FeCl3溶液缝隙腐蚀试验装置示意图
1-聚四氟乙烯圆柱;2-试样；3-低硫橡胶带
试验依据GB/T10127-2002[4]不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀试验方法进行。将试样加工成50mm×25mm×3mm的薄片，试样的6个表面依次用180#、240#、400#、600#和800#金相砂纸逐级打磨，然后测量尺寸、计算总表面积、用无水乙醇洗净、干燥，称重(精确到0.001g)后置于干燥器中备用。试验溶液是将100g分析纯三氯化铁(FeCl3▪6H2O)溶解在用优级纯盐酸和蒸馏水或去离子水配制成的900mL、0.05mol/L的盐酸水溶液中。试验温度分别为22℃±1℃、35℃±1℃、50℃±1℃和75℃±1℃。试样两侧用2个聚四氟乙烯圆柱夹紧，并用低硫(S≤0.02%)橡胶带十