實驗一電偶腐蝕

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試驗?zāi)康模?/p>

經(jīng)過失重法和電位、電流測量實驗，了解電偶的形成與單一金屬腐蝕速率、耦合電位等參數(shù)的相互關(guān)系，并且經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)了解電偶腐蝕的特點(diǎn)、腐蝕介質(zhì)、電位差、面積比等因素對電偶腐蝕的妨礙規(guī)律，并總結(jié)出相對應(yīng)的預(yù)防措施。

穿插舉行伊文斯鹽水滴試驗，觀看氧濃差腐蝕原電池的陰、陽極反應(yīng)以及陰、陽極區(qū)的劃分。

試驗原理：

電偶腐蝕：當(dāng)一種別太爽朗的金屬(陰極)和一種比較爽朗的金屬(陽極)在電解質(zhì)溶液中接觸時，因構(gòu)成腐蝕原電池而引發(fā)電流，從而造成（要緊是陽極金屬）電偶腐蝕。電偶腐蝕也稱雙金屬腐蝕或金屬接觸腐蝕。

電偶腐蝕首先取決于異種金屬之間的電極電位差。這一電位指的是兩種金屬分不在電解質(zhì)溶液(腐蝕介質(zhì))中的實際電位。通常在手冊、資料中能找到的是各種金屬、合金在特定的介質(zhì)中按腐蝕電位高低羅列的電位順序表，稱作電偶序。在其它條件別變的事情下，它們之間的電位差愈大，腐蝕初始驅(qū)動力愈大。

妨礙電偶腐蝕的因素還有介質(zhì)導(dǎo)電性、極化性及面積比。面積比是指陰、陽極面積比，比值愈大，即大陰極小陽極組成的電偶，其陽極腐蝕電流密度愈大，腐蝕愈嚴(yán)峻。在腐蝕電偶的陽極區(qū)有涂層時也會浮現(xiàn)大陰極小陽極的事情，結(jié)果造成極嚴(yán)峻的局部腐蝕而迅速穿孔。

關(guān)于耦合電流的測定，能夠采納零歐姆計直截了當(dāng)測定耦合電流，要緊算是在測定耦合電流時，別引入耦合電阻，使得測定結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度。在實驗室測定時假如沒有零歐姆計，能夠采納萬用表或者直流電流表直截了當(dāng)測定，也能夠采納外加標(biāo)準(zhǔn)電阻測定電位差的方式舉行評價，需要注意的是外加標(biāo)準(zhǔn)電阻越小測定準(zhǔn)確度就越高，普通采納0.05歐姆或者更小的外加電阻，最終換算成耦合電流即可。

常用的腐蝕評定辦法：

1.失重法

由于腐蝕作用，材料的分量會發(fā)生系統(tǒng)變化，此即分量法測定材料抗蝕能力的理論基礎(chǔ)。盡管近年來進(jìn)展了許多新的腐蝕研究辦法，但分量法仍然是最基本的定量評定腐蝕的辦法，并已被廣泛應(yīng)用。分量法簡單而直觀，適用于實驗室和現(xiàn)場試驗。

失重法是一種筒單而直截了當(dāng)?shù)霓k法；它別要求腐蝕產(chǎn)物堅固附著在材料表面，也別思考腐蝕產(chǎn)物的可溶牲，因為試驗結(jié)束后必須從試樣上請除全部腐蝕產(chǎn)物。失重法直截了當(dāng)表示由于腐蝕而損失的材料分量，別通過腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)組成分析和換算。這些優(yōu)點(diǎn)使失重法得到廣泛的應(yīng)用。

失重法試驗過程為：對預(yù)先制備的試樣測量尺寸、經(jīng)準(zhǔn)確稱重后置于腐蝕介質(zhì)中，試驗金屬結(jié)束后取出，清除全部腐蝕產(chǎn)物后清洗、干燥、再稱重。試樣的失重直截了當(dāng)表征材料的腐蝕程度。

在暴露試驗前后與試驗過程中，以及在清除腐蝕產(chǎn)物前后，必須認(rèn)真觀看并記錄材料表面和介質(zhì)中的

各種變化。

1.1分量法測定腐蝕速率結(jié)果評定

分量法是依照試樣在腐蝕前后的分量變化來測定腐蝕速度的。為方便各次別同試驗及別同試樣的數(shù)據(jù)可以互相比較，通常采納單位時刻內(nèi)單位面積上的分量變化表征平均腐蝕速度（g·m-2·h-1）。從腐蝕試驗前后的試樣分量差計算腐蝕速度v(g·m-2·h-1)。公式如下：

失重速度

At

WWWvw3

20--=

-

式中：A—試樣面積，m2；

t—試驗周期，h；

W0—試樣原始分量，g；W2—試驗后含與別含腐蝕產(chǎn)物的試樣分量，g；

W3—清除腐蝕產(chǎn)物時同樣尺寸同種材料空白試樣的校正失重，g；

1.2分量法測定腐蝕速率時腐蝕產(chǎn)物清除辦法

為了取得準(zhǔn)確得失重法實驗結(jié)果，必須清除試樣表面的腐蝕產(chǎn)物，但又別損傷金屬基材本身。實際上徹底別損傷基材是不會的，只要求損傷對腐蝕結(jié)果無明顯妨礙即可。關(guān)于別同金屬材料和別同腐蝕產(chǎn)物應(yīng)采納別同的清除腐蝕產(chǎn)物的辦法。普通有機(jī)械法、化學(xué)法和電解法三種。

1).機(jī)械法普通先用自來水沖洗，并用橡皮或硬毛刷擦洗，或用木制刮刀、塑料刮刀刮擦。對絕大部分疏松腐蝕產(chǎn)物用此法已可清除潔凈。但要徹底清除掉腐蝕產(chǎn)物以精確測試或檢查局部腐蝕狀況時，尚需進(jìn)一步采納化學(xué)法或電化學(xué)法。

2).化學(xué)法挑選適宜的化學(xué)溶液及操作條件經(jīng)過溶解除去試樣表面的腐蝕產(chǎn)物的辦法。為了愛護(hù)金屬基體，在化學(xué)清除的溶液中往往需要加入緩蝕劑。表10-11列出一些常用的清除腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)辦法。這些辦法并別復(fù)雜，但在使用時有也許損傷基材，造成試驗誤差。為此，應(yīng)在清除工作的并且，將未經(jīng)腐蝕的相同尺寸的同種材料作空白試樣在相同條件下清洗處理，求其失量，然后在實際試樣的失重中減去此數(shù)，以取得比較真實的試樣失分量。

表1-1針對別同材質(zhì)清除腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)辦法

材料溶液

時刻，min

溫度備注鋁合金

70%HNO3

2~3室溫隨后輕輕擦洗20%CrO3，5%H3PO4

10

79~85oC

用于氧化膜別溶解于硝酸的事情

銅及其合金

15~20%HCl2~3室溫隨后輕輕擦洗5~10%H2SO4

2~3

室溫

隨后輕輕擦洗

鋁及其合金10%醋酸10沸騰隨后輕輕擦洗，除PbO5%醋酸銨熱隨后輕輕擦洗，除PbO

80g/LNaOH，50g/L甘露糖醇，0.62g/L硫酸肼30或至清除

為止

沸騰隨后輕輕擦洗

鐵和鋼20%NaOH，20g/L鋅粉5沸騰

濃鹽酸，50g/LSnCl2+20g/LSbCl325或至清除

為止

冷攪拌溶液

10%或20%HNO32060oC用于別銹鋼，需幸免氯化

物的污染

含有0.15%有機(jī)緩蝕劑的15%的濃H3PO4清除為止室溫可去除氧化條件下鋼表

面上形成的氧化皮

鎂及其合金15%CrO3，1%AgCrO415沸騰

鎳及其合金15~20%HCl清除為止室溫

10%H2SO4清除為止室溫

錫及其合金15%的Na3PO410沸騰隨后輕輕擦洗

鋅先用10%NH4Cl，然后用

15%CrO3，1%AgCrO4

5

20s

室溫

沸騰

隨后輕輕擦洗

飽和醋酸銨清除為止室溫隨后輕輕擦洗

100g/LNaCN15室溫

3).電化學(xué)法挑選適當(dāng)?shù)年枠O和電解質(zhì)，以試樣為陰極，外加直流電的電解辦法。電解時陰極產(chǎn)生氫氣，在氫氣泡的機(jī)械作用下，使腐蝕產(chǎn)物剝離，殘留的疏松物質(zhì)可用機(jī)械法沖刷除凈。此法效果較好，空白試樣失重小。適用于碳鋼和許多金屬材料的兩種電解操作條件示例如下：電解液為5%H2SO4，陽極為碳棒，陰極為試樣，陰極電流密度為20A/dm2，加入有機(jī)緩蝕劑(如若丁)，2ml/L，溫度75oC，暴露時刻為3min。

實驗用品：

導(dǎo)線，開關(guān)，0.05歐姆標(biāo)準(zhǔn)電阻，燒杯，萬用表，232型飽和甘汞參比電極，鹽橋，自制參比電極。鋅-碳鋼（面積比1：1），鋅-碳鋼（面積比1：5）；銅-鋅，以及游標(biāo)卡尺。

KQ-100型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）

HWL-1型恒電位/恒電流儀（山東電訊七廠有限責(zé)任公司）

自制實驗用反應(yīng)容器

實驗用腐蝕介質(zhì)：

一般海水、酸化海水pH=3~4實驗辦法：

1．失重法——別同面積比耦合以及單獨(dú)存在條件下的腐蝕失重2．電位、電流測定——耦合電位和耦合電流，開路電位實驗步驟：

1．依照實驗要求的表面積，以純鋅片為基準(zhǔn)面積將純鋅、一般碳鋼試片按照1：5（1片）和1：1（各2

片）的面積比切割，并除去表面的油污和銹跡；

2．以純鋅片為基準(zhǔn)面積將純鋅、銅試片按照1：1的面積比切割各自2片，

3．選取面積比為1：1：1的鋅、碳鋼、銅各1片將表面氧化物用砂紙分不打磨除銹、堿液除油、自來水

清洗、乙醇清洗晾干，干燥稱重后，分不安置在裝有天然海水容器中；以自制Ag/AgX電極為參比電極，開始間隔3分鐘測定并記錄一次各自的開路電位；測定4次后，間隔10分鐘測定一次開路電位，實驗一小時，將試片取出用自來水沖洗潔凈，濾紙擦干、吹風(fēng)機(jī)風(fēng)干后分不稱重。記錄表格見表1-34．將干凈并預(yù)先分不稱重的面積比為1：1和1：5的純鋅和一般

碳鋼試片以及面積比為1：1的銅-鋅試片，按照圖1-1所示辦法連接好，電阻阻值選取0.05歐姆，間隔10分鐘測定一次各自試片附近的電位，以及電阻兩端的電位差（注意，電位測定表頭的量程以及參比電極的測定位置選?。瑴y定天然海水中的變化，測定1小時。

5．一小時后拆開連接并將試片用自來水沖洗潔凈，濾紙擦干、吹

風(fēng)機(jī)風(fēng)干后分不稱量分量。

6．將使用過的試片、儀表、測試表頭等按照要求放置在固定位置。數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果處理

分不記錄上述各實驗現(xiàn)象，并依照實驗原理分析產(chǎn)生現(xiàn)象的緣故。

表1-2面積比為1:1:1的純鋅、碳鋼、銅分不放置于海水中1個小時前后的分量

表

1-3面積比為1:1:1的純鋅、碳鋼、銅分不放置于海水中1個小時開路電位變化

表1-4別同面積比電偶形成在海水中浸泡1小時質(zhì)量和電阻兩端的電位變化

表1-3別同面積比純鋅、碳鋼、銅分不放置于海水中1個小時耦合電位變化

分析與討論

1、分量法的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和適用范圍。

2、電偶腐蝕有啥特點(diǎn)？電位差、面積比等因素對電偶腐蝕的妨礙規(guī)律？

3、怎么樣預(yù)防電偶腐蝕？

4、為啥選用測定電流的標(biāo)準(zhǔn)電阻需要小于50mΩ?那個電阻的大小對最后測定的電流效率有何妨礙？附錄：

伊文思鹽水滴試驗

伊文斯鹽水滴試驗?zāi)軌蛴脕韰^(qū)分鋼鐵表面腐蝕的陰、陽極區(qū)。

將一滴加有酚酞和鐵XXX（K3[Fe(CN)6]）指示劑的食鹽水3.5wt%滴在潔凈的鐵表面，從其顏群的變化能夠觀看到腐蝕的舉行及陰、陽極區(qū)。在缺氧的中心區(qū)，發(fā)生如下陽極反應(yīng)：

2Fe-4eFe2+

在鹽水滴外緣，由于氧的濃度較大，發(fā)生如下陰極過程：

O2+H2O+4e4OH-

那個試驗一方面講明了陰陽極反應(yīng)的相對部位，另一方面指出，由于氧濃差所引起的電化學(xué)別均勻性，導(dǎo)致了鐵的局部腐蝕。

能夠依照實驗舉行的時刻間隔穿插舉行伊文思鹽水滴試驗

將一滴加有酚酞和鐵XXX（K3[Fe(CN)6]）指示劑的3.5%食鹽水，滴在潔凈的鐵試片表面，觀看腐蝕的舉行及陰、陽極區(qū)各自的現(xiàn)象并賦予合理的解釋。

實驗一電偶腐蝕實驗的時刻分配及事實上驗結(jié)果與討論

表2-1實驗時刻分配

實驗結(jié)果及討論

電阻阻值校正結(jié)果為：51.3mΩ

表2-2實驗前后質(zhì)量變化

表2-3碳鋼-鋅面積比為1：1時分不放在海水中的開路電位

表2-4實驗前后質(zhì)量變化

表2-5碳鋼-鋅面積比為1：1時電偶腐蝕的電位

電流效率η=m/m0×100%=50.76%

表2-6實驗前后質(zhì)量變化

表2-7銅-鋅面積比為1：1時分不放在海水中的開路電位

表2-8實驗前后質(zhì)量變化

表2-9銅-鋅面積比為1：1時電偶腐蝕的電位

電流效率η=m/m0×100%=59.22%

表2-10實驗前后質(zhì)量變化

表2-11碳鋼-鋅面積比為5：1時分不放在海水中的開路電位

表2-12實驗前后質(zhì)量變化

表2-13碳鋼-鋅面積比為5：1時電偶腐蝕的電位

電流效率η=m/m0×100%=50.23%

實驗小結(jié)：由表2-2和表2-4得到，在碳鋼和鋅片的面積比為1：1時，單獨(dú)在海水中1小時后碳鋼失重0.0004g，鋅片失重0.0005g，而導(dǎo)線連接同樣時刻后碳鋼無失重，鋅片失重0.0012g；由表2-6和表2-8得到，銅片和鋅片面積比為1：1時，1小時后銅片失重0.0001g，鋅片失重0.0002g，連接發(fā)生電偶腐蝕之后，銅片別失重，鋅片失重0.0007g；由表2-10和表2-12得到，碳鋼和鋅面積比為5：1時，1小時后碳鋼失重