重量法测定溶液的腐蚀速度

重量法测定金属的腐蚀速度

主讲教师:

一、实验目的

•1．掌握用重量法测定金属腐蚀速度的原理和方法。

•2．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

浓度等）对金属腐蚀速度的影响。

二、实验原理

•金属受到均匀腐蚀时的腐蚀速度表示方法一般有两种：一种是用在单位时间内，单位面积上金属损失（或增加）的质量来表示，通常采用的单位是g/(m 2.h)；另一种是用单位时间内金属腐蚀的深度来表示，通常采用单位的是mm/a。

•目前测定腐蚀速度的方法有很多，如重量法、容量法、极化曲线法、线性极化法（极化电阻法）等。重量法是一种经典的方法，适用于实验室和现场挂片，是测定金属腐蚀速度最可靠的方法之一，可用于检测材料的耐腐蚀性能、评选腐蚀剂、改变工艺条件时检查防腐效果等。

•重量法是根据腐蚀前后试件质量的变化来测定金属腐蚀速度的，分为失重法和增重法两种。当金属表面上的腐蚀产物容易除净且不至于损坏金属本体时常用失重法；当腐蚀产物完全牢靠地附着在试件表面时，则采用增重法。

•工业生产中测定金属腐蚀速度的方法，是把金属材料做成试验小件，放在腐蚀环境中（如化工设备、大气、海水、土壤或实验介质中），经过一定时间之后，取出并测量其质量及尺度的变化，计算其腐蚀速度。本实验中，是把金属做成一定形状和大小的试件，经过表面预处理之后，放在腐蚀介质中，经过一段时间后取出，并测量其质量及尺度的变化，再计算其腐蚀速度。

•对于失重法可由下式计算腐蚀速度

•式中V 失——金属的腐蚀速度，g·m -2·h -1；

m 0——试件腐蚀前的质量，g ；

m 1——试件腐蚀后的质量，g ；

S ——试件的面积，m 2；

t ——试件腐蚀时间，h 。

St

m m V 10 ＝失（1）

•对于增重法，即当金属表面的腐蚀产物全部附着在上面，或者腐蚀产物脱落下来可以全部收集起来时，可用下式计算腐蚀速度

•式中V 增——金属的腐蚀速度，g·m -2·h -1；

m 2——带有腐蚀产物的试件质量，g ；

其余符号与式（1）相同。

St m m V 02 ＝增（2）

•对于密度相同的金属，可以用上述方法比较其耐腐蚀性能，对于密度不同的金属，尽管单位表面上的质量变化相同，其腐蚀深度却不一样，对此，应用腐蚀深度来表示更为合适。应当指出，重量法也有其局限和不足。首先，它只考虑均匀腐蚀的情况，而没有考虑局部腐蚀的情况。其次，对于失重法很难将腐蚀产物完全除去，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，失重法的实验周期较长，短则几小时，多则数年乃至数十年，对于重量法要想做出腐蚀速度(V 增)－时间（t）曲线需要大量的样品和冗长的时间。

三、实验仪器、工具及材料•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

SO4、

2

20％H 2SO4+硫脲10克/升、20％HNO3，60％HNO 3、

12％HCl+1-2％六次甲基四胺。

四、实验步骤与方法•1．试样的准备

（1）每组自实验室领取八块长方形碳钢（A3）试样，其尺寸为50×25×（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）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0.1毫克，称重结果记录在表1中。•2．腐蚀试验

（1）分别量取800ml 下列溶液：20％H

2SO 4（比

重1.84），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，试样要全部进入溶液，每个试样浸泡深度要求大体一样，上端应在页面以下20mm 。

（3）自试样进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。

•3．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。通常取出腐蚀产物的方法有机械法、化学法及电化学方法。本实验采用机械法和化学法。

（1）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。（2）化学法除锈。目前化学法除锈常用的试剂很多。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，经除锈后的样品表面稍发黑。

（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中。

五、实验报告要求

•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。

•2．观察腐蚀产物的颜色，分布情况及与金属表面结合是否牢固。

•3．观察溶液颜色有否变化，是否有腐蚀产物的沉淀。

•4．将实验数据填入表1中。

表1 实验记录表试件材质

试件尺寸厚度δ/mm室温/℃

小孔径φ/mm气压/Pa

总面积/mm2浸入时间/min

介质成分

试样质量/g 腐蚀前m

腐蚀后m

1

质量损失m

-m

1

腐蚀速度/g·m-2·h-1