实验一失重法测定金属腐蚀速度完整版

实验一失重法测定金属
腐蚀速度
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
实验一失重法测定金属腐蚀速度
一、实验目的：
1、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，介质的浓度以及是否加有缓蚀剂等）对金属腐蚀速度的影响。

2、掌握失重法测定金属腐蚀速度的方法。

二、实验原理：
目前测定腐蚀速度的方法很多，如重量法、电流密度法、极化曲线法、线性极化法等。

所谓重量法，就是试验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：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
W
――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：
式中：
K
——年腐蚀深度，毫米/年
d
ρ——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实可靠，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腐效果等。

重量法是测定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中不能除去，如果
用重量法测定基腐蚀速度，肯定不能说明实际情况，另外对于重量法要想做出K-t曲线往往需要大量的样品和冗长的试验周期。

本实验是碳钢在敞开的酸溶液中的全浸试验，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与非氧化性酸。

如当硝酸比较稀时，碳钢的腐蚀速度随酸浓度的增加而增加，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40%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：
NO
3-+2H++2e――→NO
2
-+H
2
O
低碳钢在25℃时腐蚀速度与硝酸浓度的关系如图1-1所示。

图1-1低碳钢在25℃时腐蚀速度与硝酸浓度的关系
酸中加入适量缓蚀剂能阻止金属腐蚀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：
1、每组自实验室领取八块长方形碳钢（A
2
）试样，其尺寸为50x25x(2-3)mm。

2、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。

3、试样编号，用钢印将试样打上号码，以示区别。

4、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，并将数据记录在表1－1中。

5、试样表面除油，首先用毛刷，软布在流水中清除试样表面粘附的残屑、油污，然后用丙酮清洗脱脂用滤纸吸干，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。

6、将干燥后的试样放在分析天平上称重，准确度应达毫克，称量结果记录在表1－2中。

（二）腐蚀实验：
1、分别量取800ml下列溶液：
20%H
2SO
4
（用GB625-77《化学试剂》优质纯H
2
SO
4
比重
20% H
2SO
4
+硫脲10克/升
20%HNO
3
60% HNO
3
将其分别放在四个1000ml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，每个试样浸泡浓度要求大体一样，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、化学法及电化学方法。

本实验试采用机械法和化学法。

2、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：
（1） 20%NaOH+200g/L锌粉，沸腾5分钟。

（2）浓HCl+50g/l SnCl
2+20g/l SbCl
3
,冷，直至干净。

（3） 12%HCl+% As
2O
3
+% SnCl
2
+%甲醛，50℃，15~40分钟。

（4） 10%H
2SO
4
+%甲醛，40-50℃10分钟。

（5） 12%HCl+1~2%乌洛托品，50℃或常温。

（6）饱和氯化铵+氨水，常温，直至干净。

本实验采用：
12%HCl+1～2%六次甲基四胺（乌洛托品），50℃或常温，此法效果是空白小、除锈快，经除锈后样品表面稍发黑。

3、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。

4、干燥后的试样称重。

结果记录在表1-2中。

四、实验用仪器设备、工具、药品：
钢印、榔头、游标卡尺、毛刷、干燥器、分析天平、烧杯、量筒、时钟、搪瓷盘、温度计、电炉、玻璃棒、镊子、滤纸、尼龙丝。

丙酮、去离子水，20%H
2SO
4，
20%H
2
SO
4
+硫脲10克/升，20%HNO
3
，60% HNO
2
，
12%HCl+1～2%六次甲基四胺。

五、试验结果的评定：
金属腐蚀性能的评定方法分为定性及定量两类。

（一）定性评定方法：
1、观察金属试样腐蚀后的外形，确定腐蚀是均匀的还是不均匀的，观察腐蚀产物的颜色，分布情况及金属表面结合是否牢固。

2、观察溶液颜色有否变化，是否有腐蚀产物的沉淀。

（二）定量评定方法：
如果腐蚀是均匀的，可根据（1－1）式计算腐蚀速度，并可根据（1－2）式换算成
年腐蚀深度。

根据下式计算20% H
2SO
4
加硫脲后的缓蚀率：
式中：K――为未加缓蚀剂时的腐蚀速度。

K ――为加入缓蚀剂时的腐蚀速度。

表1-1试件原始尺寸
表1-2 实验结果及数据处理
（三）实验结果的分析，结论及讨论。

六、思考题：
1、为什么试验前应明确试样的牌号、成份、组织、加工工艺，来源等问题？
2、为什么试样浸泡前表面要经过打磨？
3、为什么要保证试样面积与溶液体积之比？放太多的试样或同时放几种类型不同的金属对腐蚀速度测定有何影响？
4、试样浸泡深度对试验结果有何影响？
5、何谓缓蚀剂？。