一、实验原理与准备
1、点蚀
点蚀(pitting)金属表面相对地集中在一个很小部位的局部腐蚀。以钢材为例,不锈钢表面微小“锈孔”的迅猛增加,是造成不锈钢受到大规模腐蚀的原因。腐蚀物浓度或温度的微小变化,就能显著加快腐蚀速度。点状腐蚀的迅速出现,是由于金属表面亚稳定状态的微孔迅速增生的缘故。
点蚀的发生有三个基本条件:钝态金属、环境中存在卤素等有害离子、电位高于某个临界电位(称点蚀电位)。点蚀的发生过程可分为形核(孕育)和发展(生长)两个阶段。可观察到的点蚀斑点出现之前称为形核阶段,表面膜薄弱的地方如晶界、活性夹杂、位错等表面缺陷常成为点蚀源。形核时间可由数月到数年,这取决于金属和腐蚀环境的种类。点蚀的长大过程称为发展阶段,一旦点蚀开始发展,因蚀孔几何形状的限制、孔内溶解的金属离子浓缩、水解而使pH降低,同时为了维持电荷平衡,CI不断向孔内迁移富集,增强了腐蚀性,形成自催化体系,点蚀便以不断增长的速度向金属纵深发展。
点蚀通常沿重力方向生长,多数点蚀从金属表面向下发展和生长,少数在垂直的表面上发生。描述与评定点蚀的几个特征参数为:点蚀电位、点蚀速度、最大点蚀深度。防止点蚀的方法有:采用电化学保护法使金属材料的电位低于点蚀电位;采用缓蚀剂保护;降低有害阴离子和氧化剂浓度并保持均匀;避免缝隙存在;对溶液进行搅拌,或加大流速避免沉积物生成;降低介质温度,提高溶液的pH值;选用耐点蚀的金属材料等。
2、试样
(1)从板材上取样,应使试验面是板材的轧制面。非板材的取样,由供需双方之间的协议决定。
(2)试样的取样方法原则上用锯断、切削或磨削的方法。用剪切取样时应注意使试验面不受剪切的影响。
(3)试验面用符合GB/T2481.1规定的粒度的砂纸进行研磨,一直磨到粒度为W20的砂纸。研磨时要注意避免试样的发热。为防止缝隙腐蚀,研磨后可以进行钝化处理(在50'C、 20%~30%的硝酸中浸泡Ih以上)。
(4)用钎焊或点焊的方法将导线焊在试样上。
(5)试样的绝缘,应是最终暴露的试样面的面积为1cm2,板材试样为10mmx10mm,并使试验面处于试样上未受钎焊或点焊热影响的部位。非试验面部分和导线用环氧树脂、乙烯树脂或石蜡松香等混熔物等绝缘物进行涂覆可镶嵌。经过钝化处理的试样,通常约留出11mmx1 lmm的试验面不予涂覆。
(6)在测定前用符合GB/T2481.1规定的粒度为W28号的砂纸对试验面进行仔细地打磨。对于钝化过的试样,通常是在未涂覆面的中部打磨约10mmx10mm的面积以除去钝化膜。打磨面不能与绝缘物相连。这样制成的式样,其试验面的面积仍然看成是1cm2。
(7)打磨后用蒸馏水或去离子水冲净,再用丙酮或酒精去油。
(8)试验前至少准备三个平行试样。
3、试验溶液的配制
试验溶液为3.5%的氯化钠溶液,用符合GB/T1266规定的分析纯氯化钠35g溶于965mL蒸馏水或去离子水中配制而成。
二、实验仪器和设备
由恒电位仪、电位扫描装置、记录仪、玻璃电解槽(容积大于300mL) 和恒温槽等组成。参比电极推荐用甘求电极或氯化银电极,辅助电极用铂电极或石墨电极,辅助电极面积至少是工作电极面积的2倍。但是在对比试验中,每次试验的参比电极和辅助电极应分别一致。
三、实验步骤
1、将试验溶液注入电解槽中,溶液的体积与试样面积之比不小于200mL/cm2;
2、将试验溶液加热至试验温度并在恒温槽保温,试验温度为30"C+1C,若30C下不发生点蚀,可在50C或更高的温度下进行;
3、测量前向溶液中通入纯氮或纯氩(纯度不低于99.99%)进行半小时以上的预除氧。实验过程中保持对溶液的连续通气。通气速度按每升试验溶液约0.5L/min控制;
4、把经过最终打磨试样的试验面全浸于溶液中,试样的试验面要完全浸在溶液液面以下约0.5~1cm,放置约10min 后,从自然电位开始以电位扫描度20mV/min进行阳极极化,直到阳极电流达到500~ 1000uA/cm2为止,若由于放置方面的原因无法采用20mV/min的条件时,可以用接近20mV/min的电位扫描速度进行;
5、试验后,除去绝缘物,用10倍以上的放大镜检查有无缝隙腐蚀发生,若有发生,则舍去此测量值;
6、每次试验要用新的试样和试验溶液。
四、实验结果
以阳极极化曲线上对应电流密度10μA/cm2或100uA/cm2的电位中最正的电位值(符号E'b1o或Eb1oo)来表示点蚀电位。
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