CN105784578A - 一种用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法，所述方法包括：(1)配制溶液：制备盐雾试验和周浸试验溶液；(2)确定腐蚀条件：将金属试样依次进行盐雾和周浸组成的循环试验2～30次；(3)确定评价指标：以金属腐蚀速率为腐蚀性能的评价指标。本发明是通过盐雾试验和周浸试验相结合的方式，设计的一种简便、快速和高效的检测方法，方法简单，实用性强，尤其适用于模拟加速高湿高盐雾地区大气环境金属腐蚀，能更好地再现发生在室外盐污染环境下的腐蚀，为相关金属材料腐蚀性能研究提供方法。

Description

一种用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法

技术领域

本发明涉及模拟大气环境腐蚀检测方法，具体涉及一种用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法。

背景技术

材料腐蚀及耐腐蚀性一直是材料大气环境使用及寿命评估的重要性能指标之一，也是腐蚀研究的重点领域之一。

金属材料大气环境下的腐蚀是环境多因素共同作用的结果。研究表明，金属大气环境腐蚀的主要环境影响因素有以下几个方面：1)湿度，大气环境中高湿度时，金属材料表面覆盖着一层腐蚀性水膜，强化了金属材料的腐蚀，湿度成为影响其腐蚀的最关键因素之一。2)温度，温度是影响腐蚀行为的重要因素，它不仅直接影响金属材料腐蚀反应的进行，而且也通过其他因素间接影响腐蚀。3)盐度，盐分对材料腐蚀有极强的促进作用，Cl^-有极强的穿透性和破坏性，Cl^-浓度的升高对材料腐蚀都有明显的加速作用，溶解于液态水的含盐粒子使得液态水变为有强腐蚀性的强电解质。4)干湿交替，由于温差等变化会使材料表面产生干湿交替变化，研究表明干湿交替频率的升高会加速材料的腐蚀。

目前金属材料大气环境腐蚀试验及测试方法大致可以分为2大类，即实际大气环境挂片腐蚀试验和室内模拟加速腐蚀试验。大气腐蚀暴露实验是较为准确、可靠和直接的大气腐蚀研究方法，许多研究人员开展了腐蚀相关的室外暴露试验，通过实际环境投样试验积累材料腐蚀数据并分析主要环境影响因素，对环境腐蚀性和材料腐蚀性进行评价。但实际大气环境挂片试验经济成本高，实验周期漫长，区域及环境局限性大，且成果转化周期长，不利于实际应用等诸多不利情况。

随着腐蚀研究的不断深入，试验方法和设备的不断进步，模拟大气腐蚀环境及加速腐蚀试验方法取得了一定的进步。长久以来研究者们不断期望开发高效且与真实材料腐蚀相关性较高的室内模拟加速腐蚀试验方法。因此室内大气模拟加速腐蚀试验成为了大气环境腐蚀试验及评估的重要方法和发展方向。室内大气模拟腐蚀试验是在对环境主要腐蚀影响因素的研究下，运用试验设备模拟环境进行的具有一定加速性的腐蚀模拟试验，在较短的时期内得出腐蚀试验结果，预测在实际大气环境中的腐蚀行为和实用性，缩短试验周期，可进行快速选材和比较分析，有利于分析大气环境因素对材料腐蚀的影响及其作用规律。

目前，金属材料大气环境腐蚀的室内模拟加速腐蚀试验已有多种方法。浸泡试验、湿热试验、盐雾试验、干湿交替试验是常见的室内大气模拟加速腐蚀试验方法，例如ASTMB117盐雾试验、AASS醋酸盐雾试验、CASS醋酸氯化铜盐雾试验、ASTM-G31浸泡试验和GBT24195干湿交替试验等。新的多重环境下的模拟加速试验方法也在不断推出。但随着工业的快速发展，产品生产周期时间要求的不断升高，一些产品要求模拟加速大气环境腐蚀试验的速度更快，试验周期更短，能更高效的进行模拟大气环境下的腐蚀的测试。因此建立快速、准确、高效的模拟加速金属材料大气环境腐蚀的测试方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法，通过盐雾试验和周浸试验相结合的方式，设计了一种简便、快速和高效的检测方法，提高金属材料大气腐蚀性检测的速度，为相关金属材料腐蚀性能比较及选材提供帮助。

本发明是根据对金属材料在实际大气环境腐蚀行为研究和分析、对现有大气环境腐蚀模拟加速试验方法的研究、以及大气环境腐蚀主要影响因素的分析和试验研究(如图1、2)，提出的一种用于模拟加速金属材料腐蚀的溶液配制及试验条件体系。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法，所述方法包括：

(1)配制溶液：依据试验目标和要求制备盐雾试验和周浸试验溶液；

(2)确定腐蚀条件：依据试验目标和要求设定试验条件，将金属试样依次进行盐雾试验(参考GB/T10125-2012(人造气氛腐蚀试验盐雾试验))和周浸试验(参考GB/T19746-2005(金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验))，一次盐雾试验加一次周浸试验为一个试验周期，循环此周期2～30次模拟加速腐蚀试验；

(3)确定评价指标：周期腐蚀试验完成后，主要以金属腐蚀速率为腐蚀性能的评价指标。

所述检测方法的第一优选技术方案，所述盐雾试验的溶液pH值为2～7，氯化钠浓度为50±5g/L，试验箱温度为35±2℃。

所述检测方法的第二优选技术方案，所述周浸试验的溶液pH值为2～7，氯化钠浓度为35～50±5g/L，溶液温度为25～50±2℃，干燥环境温度为50～100℃。

所述检测方法的第三优选技术方案，所述周浸试验的溶液pH值为2～4，氯化钠浓度为35±5g/L，溶液温度为40±2℃，干燥环境温度为50～80℃。

所述检测方法的第四优选技术方案，所述溶液pH值通过稀释的分析纯盐酸或氢氧化钠来调节。

所述检测方法的第五优选技术方案，步骤(2)中循环试验周期3～10次。

所述检测方法的第六优选技术方案，所述周浸试验包括浸渍和干燥两个步骤，其单次浸渍和干燥时间为1h，其中浸渍10～15min、干燥45～50min；浸渍过程中必须及时补充蒸发失水量使试样完全浸没于溶液，且在溶液下10～20mm。168h试验内更换浸渍溶液，同一个容器内只可浸入同一种金属材料。

所述检测方法的第七优选技术方案，所述周浸试验的单次浸渍和干燥时间分别为15min和45min。

所述检测方法的第八优选技术方案，所述盐雾试验和周浸试验单次时间分别为8～40h连续循环进行，盐雾试验和周浸试验单次时间相同，试验周期也连续循环进行。

所述检测方法的第九优选技术方案，所述每次试验设置3～6个平行试样，金属腐蚀速率取平均值，金属试样腐蚀速率测试过程中，腐蚀产物的清除按标准GB/T16545(金属和合金的腐蚀，腐蚀试样上腐蚀产物的清除)。具有金属镀层的试样，需保护其切割面。

与最接近的现有技术比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明提供的用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法，简便、快速、高效且试验重现性好，提高了金属材料大气腐蚀性测试的速度，为相关金属材料腐蚀性能比较及选材提供帮助；

2)本发明尤其适用于模拟加速高湿高盐雾地区大气环境金属腐蚀，并可用于实验室研究金属大气腐蚀的相关研究和耐候金属研发等工作。

附图说明

图1：不同pH的5％NaCl溶液条件下热镀锌钢板动电位极化曲线；

图2：pH＝7的不同浓度NaCl溶液条件下热镀锌钢板动电位极化曲线。

具体实施方式

结合具体实施例及实验结果对本发明进一步说明：

实施例1

以热镀锌钢板为金属试样，对比目前常用的中性盐雾试验与本发明用于模拟加速大气环境腐蚀检测方法的腐蚀速率，开展以下试验：

(1)中性盐雾试验，参照GB/T10125-2012(人造气氛腐蚀试验盐雾试验)，实验周期为240h，中性盐雾试验完成后取出试样进行热镀锌钢板材料腐蚀速率测试，每组试验共4个平行样，取腐蚀速率平均值。试验结果见表1。

(2)本发明提供的用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法试验。

1)盐雾试验条件：盐雾试验的盐雾溶液采用化学纯氯化钠配制50±5g/L的氯化钠去离子水溶液，pH值为7±0.2，通过添加稀释的分析纯盐酸或氢氧化钠来调节pH值。盐雾试验箱温度为35±2℃，盐雾沉降量等与(1)中性盐雾试验相同。

2)周浸试验条件：周浸试验的浸渍溶液采用化学纯氯化钠配制35±5g/L的氯化钠去离子水溶液，溶液pH值为2±0.2，通过添加稀释的分析纯盐酸或氢氧化钠来调节pH值。周浸试验中浸渍溶液温度为40±2℃，干燥环境温度为50℃。周浸试验中浸渍时间为15min、干燥时间为45min。及时补充蒸发失水量。浸渍与干燥试验连续。

3)试验步骤：首先进行24h的盐雾试验(如1))，再进行24h周浸试验(如2))，两者试验为一个周期，共48h，进行5次周期的盐雾与周浸试验相结合的循环腐蚀试验，共240h。整个循环试验过程连续进行。

4)240h循环腐蚀试验结束后取出热镀锌钢板试样，进行热镀锌钢板腐蚀失重分析，腐蚀速率测试过程中，腐蚀产物的清除按标准GB/T16545(金属和合金的腐蚀，腐蚀试样上腐蚀产物的清除)。每组试验共4个平行样，进行3次平行实验，由于试样为镀锌金属板，试样切割部分进行保护。具体试验结果见表1。

表1热镀锌钢板中性盐雾试验与本发明检测方法试验结果对比

从表1的结果中可以看出，热镀锌钢板在本发明用于模拟加速大气环境腐蚀检测方法中的腐蚀速率是中性盐雾试验中试样的腐蚀速率的3.89倍。并对两种方法腐蚀后的腐蚀形貌、腐蚀产物成分等进行了对比分析。本发明用于模拟加速大气环境腐蚀检测方法是相对更为快速、高效的模拟加速大气腐蚀试验方法，有利于提高金属材料大气腐蚀性测试的速度。并且从3组平行实验结果看，本发明方法试验结果重复性好，结果稳定。

实施例2

利用本发明用于模拟加速大气环境腐蚀检测方法对比不同金属(热镀锌钢板与电镀锌钢板)的大气环境腐蚀性能，开展以下试验：

对热镀锌钢板及电镀锌钢板分别进行本发明用于模拟加速大气环境腐蚀检测，比较其腐蚀速率。

1)盐雾试验条件：盐雾试验的盐雾溶液采用化学纯氯化钠配制50±5g/L的氯化钠去离子水溶液，pH值为7±0.2，通过添加稀释的分析纯盐酸或氢氧化钠来调节pH值。盐雾试验箱温度为35±2℃，盐雾沉降量等与GB/T10125-2012中性盐雾试验相同。

2)周浸试验条件：周浸试验的浸渍溶液采用化学纯氯化钠配制35±5g/L的氯化钠去离子水溶液，溶液pH值为2±0.2，通过添加稀释的分析纯盐酸或氢氧化钠来调节pH值。周浸试验中浸渍溶液温度为40±2℃，干燥环境温度为50℃。周浸试验中浸渍时间为15min、干燥时间为45min。及时补充蒸发失水量。浸渍与干燥试验连续。

3)试验步骤：首先进行24h的盐雾试验(如1))，再进行24h周浸试验(如2))，两者试验为一个周期，共48h，进行5次周期的盐雾与周浸试验相结合的循环腐蚀试验，共240h。整个循环试验过程连续进行。

4)分别对热镀锌钢板和电镀锌钢板进行240h循环腐蚀试验，试验结束后取出试样，分别进行热镀锌钢板于电镀锌钢板腐蚀失重分析，腐蚀速率测试过程中，腐蚀产物的清除按标准GB/T16545。每种试样试验共4个平行样，分别进行3次平行实验。热镀锌钢板和电镀锌钢板都进行了封边保护。具体试验结果见表2。

表2热镀锌钢板及电镀锌钢板本发明检测方法试验结果对比

从表2的结果中可以看出，电镀锌钢板和热镀锌钢板材料在本发明用于模拟加速大气环境腐蚀检测方法试验后的腐蚀速率存在明显差异，试验结果稳定，并对两种金属材料腐蚀后的腐蚀形貌、腐蚀产物成分等进行了对比分析。本发明能快速的为相关金属材料腐蚀性能比较及选材提供帮助。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于模拟加速金属材料大气环境腐蚀的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)配制溶液：制备盐雾试验和周浸试验溶液；

(2)确定腐蚀条件：将金属试样依次进行盐雾和周浸组成的循环试验2～30次；

(3)确定评价指标：以金属腐蚀速率为腐蚀性能的评价指标。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述盐雾试验的溶液pH值为2～7，氯化钠浓度为50±5g/L，试验箱温度为35±2℃。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述周浸试验的溶液pH值为2～7，氯化钠浓度为35～50±5g/L，溶液温度为25～50±2℃，干燥环境温度为50～100℃。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述周浸试验的溶液pH值为2～4，氯化钠浓度为35±5g/L，溶液温度为40±2℃，干燥环境温度为50～80℃。

5.根据权利要求2-4任一所述的检测方法，其特征在于，用稀释的分析纯盐酸或氢氧化钠调节所述溶液pH值。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)中循环试验3～10次。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述周浸试验的单次浸渍和干燥时间为1h，其中浸渍10～15min、干燥45～50min；所述试样完全浸没且在溶液下10-20mm。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述周浸试验的单次浸渍和干燥时间分别为15min和45min。

9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述盐雾试验和周浸试验单次时间分别为8～40h连续循环进行。

10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述试验设置3～6个平行试样，具有金属镀层的试样，需保护其切割面。