CN106442296A

CN106442296A - 一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能模拟加速测试方法及装置

Info

Publication number: CN106442296A
Application number: CN201610960945.7A
Authority: CN
Inventors: 朱志平; 左羡第; 石纯; 张俞
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2017-02-22

Abstract

本发明公开了一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能模拟加速测试方法及装置，该方法是将金属试样放入盐雾与工业大气混合环境中，模拟滨海工业大气氛围，同时将金属试样浸入溶液浸润后再置放入一模拟加速装置内，在工业大气环境下作红外烘烤照射，完成规定时间腐蚀实验后，以试样单位面积的平均腐蚀失重速率作为金属在滨海工业大气中的腐蚀性能指标。通过盐雾试验与周浸试验对比结果，得到一种模拟滨海工业大气氛围的最优方法。本发明结构简单，制作成本低廉，通用性强。工作可靠、稳定，实验条件参数控制精确，可用于金属材料耐滨海工业大气腐蚀性能快速评定，并可用于研究模拟滨海工业大气氛围的最优方法选择，从腐蚀性能的角度为金属在该环境下的腐蚀防护提供参考信息。

Description

一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能模拟加速测试方法及装置

技术领域

本发明涉及一种材料的耐腐蚀，耐气候的测试领域，更具体为涉及一种适用于各类金属材料在滨海工业大气中的腐蚀性能评价的模拟加速测试方法与装置。

背景技术

目前耐大气腐蚀性能是衡量金属材料使用性能的重要技术指标之一，是耐大气腐蚀产品开发和使用必须掌握的重要性能参数。目前金属的腐蚀性能主要有室外暴露试验和实验室加速试验两大类方法进行评定。

目前滨海大气的室外暴露试验国际上普遍采用在典型海洋大气环境中建立腐蚀站的方法，自然环境下的暴露试验能真实反映所在地点的腐蚀状况，是获取材料环境适应性的最真实可靠的方法。滨海工业大气腐蚀的大气暴露试验过程中，在预先确定的时间取下试片然后转移到实验室中进行进一步的评价。在室外暴露试验中相对湿度、温度、SO₂、和Cl^-浓度的变化以及其他参数包括雨量和光线屏蔽、风况、样品取向、表面处理等都会对腐蚀速率产生影响。

室外暴露试验可以真实反映金属在其所处大气环境条件下的腐蚀情况，但它仍然存在许多难以克服的缺点：①实验周期长；②持续时间长，实验结果粗糙；③难以评估每个大气中每个变量所起的作用；④实验结果的平行性差，难以进行更为深入的研究。因此，需要寻求室内加速试验。

室内加速试验方法已发展到数十种之多，常用的有盐雾试验方法，湿热试验方法，周浸循环试验方法等。

目前国内已公开的各种加速腐蚀实验装置都存在一定的缺陷。公开号“CN101685061A”，公开日2010年03月31日，公开的一种金属在大气中的腐蚀性能的模拟加速试验测试方法及装置，其特点是通过将金属试样浸入0.01~0.02 M的NaHSO₃溶液的酸性溶液中浸泡，再放置于红外灯下照射，以试样单位面积的平均腐蚀失重作为金属耐大气腐蚀性能的评价指标，但是在实际情况中，金属试样在大气环境中的腐蚀与本体溶液中的腐蚀存在一定的差距，且金属在本体溶液中腐蚀得到的腐蚀产物结构与大气环境下得到的腐蚀产物结构也有差异，由此得到的金属加速腐蚀评价方法并不能推出真实大气情况下的腐蚀情况，同时用失重法来评价金属在大气环境中的耐腐蚀性精度不高。授权公告号“CN2758751Y”，授权公告日2006年02月15日，公开的一种户外大气腐蚀加速试验装置，其特点通过顶部喷水来加速腐蚀，然而在实际大气环境中，金属部件不仅受雨水的影响，而且还受大气中腐蚀性气体的影响，单一通过喷水来加速金属腐蚀不能得到精确的腐蚀信息，忽略了腐蚀性气体的作用会造成实验数据的失真。授权公告号“CN201130145Y”，授权公告日2008年10月08日，公开的一种多功能环境控制加速腐蚀实验箱，其特点是电机驱动轴杆，使金属试样浸入溶液中，通过外接腐蚀性气体瓶提供腐蚀性气体来模拟不同环境下的腐蚀情况，虽然该实验箱能模拟不同环境下金属的腐蚀情况，但是不能精确控制实验箱内相对湿度和温度。

综上所述，金属在滨海工业大气环境中的腐蚀很少是由于单一因素的作用，通常是由于多因素联合作用。就大气腐蚀而言，腐蚀不仅受金属表面水膜中的电化学腐蚀过程控制，同时还受日照时间、温度变化、平均湿润时间和大气中大气污染物等自然因素影响。因此，为了模拟真实滨海工业大气环境下的金属腐蚀，实验室模拟加速装置应尽可能多地综合考虑这些腐蚀因素的影响，所以寻求一种能反映金属材料室外暴露性能的实验室快速评价方法十分必要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法及装置，该装置可对温度，干湿交替时间，光照时间等参数进行精确控制，提高试验的可靠性、重现性及再现性，同时实现加速腐蚀试验。

本发明的第一具体技术方案如下：

一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能模拟加速测试方法，系将金属试样放入盐雾与工业大气混合环境进行喷雾干湿交替试验，同时将试样浸入酸蚀溶液浸润后再置放入一模拟加速装置内，在工业大气环境下作红外烘烤照射，完成规定时间腐蚀实验后，以试样单位面积的平均腐蚀失重速率作为金属在滨海工业大气中的腐蚀性能指标，其特征在于：

将金属试样放入模拟滨海工业大气环境中进行喷雾，喷雾溶液为3.5%的NaCl溶液，工业混合大气为25ppm的SO₂和12ppm的H₂S喷雾30-45分钟后，在工业大气环境下置放10-15分钟。

将金属试样浸入浓度为0.01-0.02M的NaHSO₃与3.5%-5%的NaCl混合溶液的溶液浸润槽内浸润30-45分钟后，在工业大气环境下置放10-15分钟；所述金属试样再受红外烘烤照射5-20分钟，直至试样表面干燥。

上述操作为一次循环。

根据本发明的一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法，其特征在于，所述溶液从溶液箱中出来后，经过流量计调控流量，进入喷雾塔中的盐雾喷头，开启空气压缩机，使溶液变为盐雾状态。同时打开开关，将混合后的气体通入箱中。

根据本发明的一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法，其特征在于，所述金属试样系挂在旋转着的挂样装置上依次通过所述溶液浸润槽，并置于工业大气环境下作红外烘烤照射。

根据本发明的一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法，其特征在于，所述一个循环周期为60-180分钟，温度控制在25-35℃，周浸试验环境相对湿度为RH70-80%。

由于空气湿度与温度的变化，空气中的水分会在金属的表面凝结，形成水膜，因此大气腐蚀的本质是薄液膜下的电化学腐蚀过程。由于滨海工业大气湿度高，并且有日照以及昼夜交替的影响，实际环境中金属表面经历湿润-干燥周期循环。滨海工业大气由于海水的存在，大气湿度高并且所含盐类多，为了模拟这真实环境，该方法叠加干湿交替，即使试样经历周期循环腐蚀：试样在3.5%的NaCl喷雾与25ppm的SO₂和12ppmH₂S中喷雾30-45分钟，停止喷雾，继续在混合工业大气环境下腐蚀10-15分钟。将另外一组金属试片浸入浓度为0.01-0.02M的NaHSO₃与3.5%-5%的NaCl混合溶液的溶液浸润槽内浸润30-45分钟后，在工业大气环境下置放10-15分钟；所述金属试样再受红外烘烤照射5-20分钟，直至试样表面干燥，接着试样再次放置在工业大气环境中10-15分钟，最后再次浸入混合溶液中，一个循环周期为60-180分钟，循环进行50-100次。

本发明的第二具体技术方案如下：

一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试装置，包括溶液箱，流量计，空气压缩机，气体混合箱，SO₂气体瓶，H₂S气体瓶，开关、控制面板、主体箱及其内部的盐雾塔（20）和溶液浸润槽，其特征在于：

所述的主体箱通过中部设置一隔板将其分为上、下两个部分；

主体箱上半部分设置有置物架，盐雾塔，温度传感器，空气加热机，气体浓度显示仪，温度显示仪；

主体箱下半部分设置有试样挂样组件，在该试样挂样组件下部设置有溶液浸润槽，在试样挂样组件上部设置有红外烘烤灯。

根据本发明的一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试装置，其特征在于，所述的试样挂样组件为固定于传动轴上的平行放置的四组挂样轮，传动轴一端与设置在主体箱下部外部右侧的链轮连接。

根据本发明的一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试装置，其特征在于，所述的金属试样挂于挂样轮上，挂样轮上部设置有红外烘烤灯。

本发明有以下优点：

（1）本发明方法真实还原了滨海工业大气环境，通过实验室加速试验，能够再现金属室外暴露情况。节省了实验时间与成本。

（2）本发明方法使用盐雾试验与周浸实验同时实验，通过两种实验对比，筛选出一种最适合模拟滨海工业大气环境的室内加速测试方法，为研究其他金属在滨海工业大气下的腐蚀提供参考意见。

（3）本发明方法研究滨海工业大气下的金属腐蚀，为金属的腐蚀防护提供了新的信息。

（4）本发明装置同时设有盐雾装置和周浸装置，节省了制作成本。

（5）本发明装置周浸装置中采用链轮及传动钢链，消除了传统皮带轮传动机构运行中因摩擦不足或皮带老化等原因造成皮带打滑及长期运行过程中皮带伸长带来的传动精度误差。

可通过注入浸润槽中的腐蚀溶液量调节溶液液面高度，从而精确控制周期浸润腐蚀实验过程中的浸润时间。

附图说明

图1为本发明的金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法及装置的具体结构示意图；

图2为本发明的金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法及装置的测试1050A铝合金在盐雾试验中的腐蚀失重与时间的具体示意图；

图3为本发明的金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法及装置的测试1050A铝合金在周浸试验中的腐蚀失重与时间的具体示意图。

Claims

1.一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能呢模拟加速测试方法及装置，系将金属试样（22）放入盐雾与工业大气混合环境进行喷雾干湿交替试验，同时将试样（22）浸入酸蚀溶液浸润后再置放入一模拟加速装置内，在工业大气环境下作红外烘烤照射，完成规定时间腐蚀实验后，以试样单位面积的平均腐蚀失重速率作为金属在滨海工业大气中的腐蚀性能指标，其特征在于：

将金属试样（22）放入模拟滨海工业大气环境中进行喷雾，喷雾溶液为3.5%的NaCl溶液，混合工业大气为25ppm的SO₂和12ppm的H₂S喷雾30-45分钟后，在工业大气环境下置放10-15分钟；将金属试样（22）浸入浓度为0.01-0.02M的NaHSO₃与3.5%-5%的NaCl混合溶液的溶液浸润槽（9）内浸润30-45分钟后，在工业大气环境下置放10-15分钟；所述金属试样再受红外烘烤照射5-20分钟，直至试样表面干燥；上述操作为一次循环。

2.如权利要求1所述的金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法，其特征在于，所述溶液从溶液箱（1）中出来后，经过流量计（2）调控流量，进入喷雾塔（20）中的盐雾喷头（26），开启空气压缩机（3），使溶液变为盐雾状态，同时打开开关（7），将混合后的气体通入箱中。

3.如权利要求1所述的金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法，其特征在于，所述金属试样（22）系挂在旋转着的挂样装置（10）上依次通过所述溶液浸润槽（9），并置于工业大气环境下作红外烘烤照射。

4.如权利要求1所述的金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试方法，其特征在于，所述一个循环周期为60-180分钟，温度控制在25-35℃，周浸试验环境相对湿度为RH70-80%。

5.一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试装置，包括溶液箱（1），流量计（2），空气压缩机（3），气体混合箱（4），SO₂气体瓶（5），H₂S气体瓶（6），开关（7）、控制面板（14）、主体箱及其内部的盐雾塔（20）和溶液浸润槽（9），其特征在于：

所述的主体箱通过中部设置一隔板（18）将其分为上、下两个部分；

主体箱上半部分设置有置物架（25），盐雾塔（20），温度传感器（21），空气加热机（19），气体浓度显示仪（23），温度显示仪（24）；

主体箱下半部分设置有试样挂样组件，在该试样挂样组件下部设置有溶液浸润槽（9），在试样挂样组件上部设置有红外烘烤灯（15）。

6.如权利要求5所述的一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试装置，其特征在于，所述的试样挂样组件为固定于传动轴（8）上的平行放置的四组挂样轮（10），传动轴一端与设置在主体箱下部外部右侧的链轮（11）连接。

7.如权利要求6所述的一种金属在滨海工业大气中的腐蚀性能的模拟加速测试装置，其特征在于，所述的金属试样（22）挂于挂样轮（10）上，挂样轮上部设置有红外烘烤灯（15）。