CN108362540A - 一种在金属表面制备点腐蚀的方法 - Google Patents

一种在金属表面制备点腐蚀的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在金属表面制备点腐蚀的方法。该方法包括点腐蚀制备目的确定、点腐蚀金属试样加工、钻孔辅材加工、钻孔辅材覆膜、打磨、覆膜胶带钻孔、钻孔辅材解膜、金属试样覆膜、腐蚀剂腐蚀、金属试样解膜、金属试样腐蚀点检测。本发明的金属表面制备点腐蚀的方法可以在特定金属表面获得满足按要求分布、直径与深度可控的点腐蚀，为点腐蚀防腐研究及点腐蚀模拟应用研究提供了基础。

Description

一种在金属表面制备点腐蚀的方法
技术领域
本发明属于金属腐蚀技术领域，具体涉及一种在金属表面制备点腐蚀的方法。
背景技术
金属腐蚀是金属在周围液体或气体介质的作用下，由于它们之间所产生的化学、电化学反应，或者物理溶解作用引起的破坏或变质。金属材料的腐蚀分为全面腐蚀、点蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀断裂、氢脆、腐蚀疲劳、磨损腐蚀等。在现代工程应用中，特别是在高温、高压、多相流作用下，金属材料腐蚀特别严重，易引发设备或设施失效以及事故发生，普遍引起人们的关注。
腐蚀研究目的:一方面，因环境不同，引起的腐蚀机理各异，因此需要研制适宜的腐蚀材料、涂层及保护措施，防止金属材料腐蚀，满足工业生产要求；研究金属材料的腐蚀可提升防腐技术，获得显著的经济效益。另一方面，研究特殊的腐蚀制备方法，为腐蚀应用及控制提供技术支撑，如碳钢金属表面通过发烟硫酸腐蚀来获得钝化保护，金属点腐蚀制备方法研究可应用于特殊的试验场合。
为满足特殊的试验要求，需要在特定的金属材料表层获得按一定规则分布的点腐蚀，且点腐蚀的深度与直径可控，要求点腐蚀部位以外的金属基材表面无腐蚀产生，并对腐蚀效果进行检测。针对这种特殊需要，目前尚无可靠的在金属表面制备点腐蚀的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在金属表面制备点腐蚀的方法。
本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法包括以下步骤：
a.点腐蚀制备目的确定；
确定制备点腐蚀的金属材料、腐蚀剂、点腐蚀在金属表面的分布情况以及点腐蚀直径与深度；
b.点腐蚀金属试样加工；
采用制备点腐蚀的金属材料加工金属试样，抛光金属试样上的点腐蚀制备面，用无水乙醇清洗并吹干点腐蚀制备面；
c.钻孔辅材加工；
分别加工钻孔辅材Ⅰ和钻孔辅材Ⅱ，抛光钻孔辅材Ⅰ和钻孔辅材Ⅱ的表面，用无水乙醇清洗并吹干钻孔辅材Ⅰ和钻孔辅材Ⅱ；
d.钻孔辅材覆膜；
在无尘环境下将覆膜胶带粘贴在钻孔辅材Ⅰ的抛光表面；
e.打磨；
用打磨砂纸轻轻打磨覆膜胶带上待钻孔部位的表面，不可刺破覆膜胶带；若刺破则重复步骤d；
f.覆膜胶带钻孔；
将钻孔辅材Ⅱ的抛光表面贴合于步骤e中的覆膜胶带的表面，固定牢固，得到固定件，按照步骤a确定的制备目的在固定件上用钻头钻出直径相同或略小的孔，获得腐蚀孔；；
g.钻孔辅材解膜；
清洗固定件，取掉钻孔辅材Ⅱ，无尘环境下轻轻取下钻完腐蚀孔的覆膜胶带；
h.金属试样覆膜；
在无尘环境下将钻完腐蚀孔的覆膜胶带粘贴于步骤b加工好的金属试样的点腐蚀制备面，露出腐蚀部位；
i.腐蚀剂腐蚀；
用棉花蘸腐蚀剂，周期性擦拭步骤h中的腐蚀部位，擦拭区域为腐蚀面；
j.金属试样解膜；
待金属试样的腐蚀部位的腐蚀深度达到步骤a确定的制备目的，取下金属试样表面的覆膜胶带，用无水乙醇清洗并烘干金属试样，得到所需的腐蚀点；
k.金属试样腐蚀点检测；
通过检测确定金属试样表面形成的腐蚀点的直径与深度，若不满足步骤a确定的制备目的，则返回步骤f。
所述的金属试样的材料为金属Sn或2A12。
所述的腐蚀剂为2mol/L~9 mol/L的HNO3溶液、2.9mol/L~8.5 mol/L的HCl溶液或2mol/L~9 mol/L的H2SO4溶液中的一种。
所述的腐蚀点直径≥0.01mm，腐蚀点深度≥0.01mm。
所述的钻孔辅材Ⅰ和钻孔辅材Ⅱ的材料为2A12、H62或7A04中的一种。
所述的覆膜胶带为PET胶带。
所述的打磨砂纸为粒度1000#~2000#的金相砂纸。
本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法中的腐蚀点直径由钻头直径保证，所以不能太小，深度与腐蚀剂浓度、擦拭周期、擦拭次数呈正相关。钻孔辅材为易加工金属材料，如果选用非金属为钻孔辅材进行覆膜胶带钻孔，容易引起覆膜胶带上腐蚀孔周围的胶带粘连，影响后续金属试样点腐蚀的制备。PET胶带的粘接性强、耐腐蚀性高，通过钻孔可有效控制金属与腐蚀液接触范围。采用打磨砂纸打磨覆膜胶带表面后能够有效克服腐蚀剂液滴表面张力，实现腐蚀孔内金属均匀腐蚀的目的，控制形成点腐蚀的直径及深度。
在金属试样制备点腐蚀过程中，做好记录、标识与观测，金属试样制备完点腐蚀后，金属试样样品寄送或传输过程中，须放入相应的样品保护盒中，周围包裹泡沫塑料等，防止影响检测和使用效果。
本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法，可以在特定金属表面获得满足按要求分布、直径与深度可控的点腐蚀，操作简单，为点腐蚀防腐研究及点腐蚀模拟应用研究提供了基础。
附图说明
图1为本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法流程图；
图2为本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法中的钻孔辅材贴膜及覆膜胶带打磨示意图；
图3为本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法中的覆膜胶带钻孔示意图；
图4为本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法中的覆膜胶带结膜示意图；
图5为本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法中的金属试样贴膜与腐蚀示意图；
图6为本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法中的金属试样腐蚀点制备效果示意图；
图7为实施例1中的Sn金属试样点腐蚀部位带产物表面形貌检测扫描电镜照片；
图8为实施例1中的Sn金属试样点腐蚀部位无产物表面形貌检测扫描电镜照片；
图中，1.钻孔辅材Ⅰ 2.覆膜胶带 21.腐蚀孔Ⅰ 22.腐蚀孔Ⅱ 23.腐蚀孔Ⅲ 3.钻孔辅材Ⅱ 4.钻头 5.金属试样 51.腐蚀点Ⅰ 52.腐蚀点Ⅱ 53.腐蚀点Ⅲ 6.腐蚀面。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详细说明本发明。
本发明的在金属表面制备点腐蚀的方法包括以下步骤：
a.点腐蚀制备目的确定；
确定制备点腐蚀的金属材料、腐蚀剂、点腐蚀在金属表面的分布情况以及点腐蚀直径与深度；
b.点腐蚀金属试样加工；
采用制备点腐蚀的金属材料加工金属试样5，抛光金属试样5上的点腐蚀制备面，用无水乙醇清洗并吹干点腐蚀制备面；
c.钻孔辅材加工；
分别加工钻孔辅材Ⅰ1和钻孔辅材Ⅱ3，抛光钻孔辅材Ⅰ1和钻孔辅材Ⅱ3的表面，用无水乙醇清洗并吹干钻孔辅材Ⅰ1和钻孔辅材Ⅱ3；
d.钻孔辅材覆膜；
在无尘环境下将覆膜胶带2粘贴在钻孔辅材Ⅰ1的抛光表面；
e.打磨；
用打磨砂纸轻轻打磨覆膜胶带2上待钻孔部位的表面，不可刺破覆膜胶带2；若刺破则重复步骤d；
f.覆膜胶带钻孔；
将钻孔辅材Ⅱ3的抛光表面贴合于步骤e中的覆膜胶带2的表面，固定牢固，得到固定件，按照步骤a确定的制备目的在固定件上用钻头4钻出直径相同或略小的孔，获得腐蚀孔；
g.钻孔辅材解膜；
清洗固定件，取掉钻孔辅材Ⅱ3，无尘环境下轻轻取下钻完腐蚀孔的覆膜胶带2；
h.金属试样覆膜；
在无尘环境下将钻完腐蚀孔的覆膜胶带2粘贴于步骤b加工好的金属试样5的点腐蚀制备面，露出腐蚀部位；
i.腐蚀剂腐蚀；
用棉花蘸腐蚀剂，周期性擦拭步骤h中的腐蚀部位，擦拭区域为腐蚀面6；
j.金属试样解膜；
待金属试样5的腐蚀部位的腐蚀深度达到步骤a确定的制备目的，取下金属试样5表面的覆膜胶带2，用无水乙醇清洗并烘干金属试样5，得到所需的腐蚀点；
k.金属试样腐蚀点检测；
通过检测确定金属试样5表面形成的腐蚀点的直径与深度，若不满足步骤a确定的制备目的，则返回步骤f。
所述的金属试样5的材料为金属Sn或2A12。
所述的腐蚀剂为2mol/L~9 mol/L的HNO3溶液、2.9mol/L~8.5 mol/L的HCl溶液或2mol/L~9 mol/L的H2SO4溶液中的一种。
所述的腐蚀点直径≥0.01mm，腐蚀点深度≥0.01mm。
所述的钻孔辅材Ⅰ1和钻孔辅材Ⅱ3为2A12、H62或7A04中的一种。
所述的覆膜胶带2为PET胶带。
所述的打磨砂纸为粒度1000#~2000#的金相砂纸。
实施例1
在金属Sn表面制备呈1*3矩阵分布、间距为1mm的Ф0.7mm点腐蚀，腐蚀深度为0.2mm，实施步骤如流程图1所示：
a.点腐蚀制备目的确定；
金属Sn表面制备呈1*3矩阵分布、间距为1mm、直径为Ф0.7mm的点腐蚀，腐蚀深度为0.2mm，腐蚀剂选择6mol/L的HNO3溶液。
b.点腐蚀金属试样加工；
采用制备点腐蚀的金属Sn材料加工10mm*10mm*δ5mm大小的金属试样5，抛光金属试样5上的点腐蚀制备面，用无水乙醇清洗并吹干点腐蚀制备面；
c.钻孔辅材加工；
分别加工20*20*δ5mm大小的2A12材质的钻孔辅材Ⅰ1和钻孔辅材Ⅱ3，抛光钻孔辅材Ⅰ1和钻孔辅材Ⅱ3的表面，用无水乙醇清洗并吹干钻孔辅材Ⅰ1和钻孔辅材Ⅱ3；
d.钻孔辅材覆膜；
在无尘环境下将覆膜胶带2粘贴在钻孔辅材Ⅰ1的抛光表面；
e.打磨；
用1000#打磨砂纸轻轻打磨覆膜胶带2上待钻孔部位的表面，不可刺破覆膜胶带2；若刺破则重复步骤d，如示意图2；
f.覆膜胶带钻孔；
将另一块2A12材质的钻孔辅材Ⅱ3的抛光表面贴合于步骤e中的覆膜胶带2的表面，固定牢固，得到固定件，按照步骤a确定的制备目的在固定件上用钻头4钻出直径相同或略小的孔，获得腐蚀孔，如示意图3；
g.钻孔辅材解膜；
清洗固定件，取掉钻孔辅材Ⅱ3，无尘环境下轻轻取下钻完腐蚀孔的覆膜胶带2，如示意图4；
h.金属试样覆膜；
在无尘环境下将钻完腐蚀孔的覆膜胶带2粘贴于步骤b加工好的金属试样5的点腐蚀制备面，露出腐蚀部位；
i.腐蚀剂腐蚀；
用棉花蘸腐蚀剂，按24h/次擦拭步骤h中的腐蚀部位，擦拭区域为腐蚀面6，共擦拭3次，如示意图5；
j.金属试样解膜；
待Sn金属试样5的腐蚀部位的腐蚀深度达到步骤a确定的制备目的，取下金属试样5表面的覆膜胶带2，用无水乙醇清洗并烘干金属试样5，得到所需的腐蚀点，如示意图6；
k.金属试样腐蚀点检测；
通过检测确定Sn金属试样5表面形成的腐蚀点的直径与深度，得到了扫面电镜照片图7、图8；满足步骤a确定的制备目的。
实施例2
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，在金属Sn表面制备呈3*3矩阵分布、间距为2mm、直径为Ф0.8mm的点腐蚀，腐蚀深度为0.2mm；腐蚀剂选择2mol/L的HNO3溶液，腐蚀剂按6h/次、共8次擦拭腐蚀孔；钻孔辅材选用H62，打磨砂纸选用1500#。
实施例3
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，在金属2A12表面制备呈Ф10圆形均布分布、直径Ф0.8mm点腐蚀，腐蚀深度为0.3mm；腐蚀剂选择9mol/L的HNO3溶液，腐蚀剂按48h/次、共2次擦拭腐蚀孔；钻孔辅材选用7A04，打磨砂纸选用2000#。
实施例4
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，在金属2A12表面制备呈Ф10圆形均布分布、直径Ф0.5mm点腐蚀，腐蚀深度为0.2mm；腐蚀剂选择2.9mol/L的HCl溶液，腐蚀剂按12h/次、共4次擦拭腐蚀孔；钻孔辅材选用2A12，打磨砂纸选用1500#。
实施例5
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，在金属Sn表面制备呈3*3矩阵分布、间距为2mm、直径为Ф0.8mm的点腐蚀，腐蚀深度为0.3mm；腐蚀剂选择6mol/L的HCl溶液，腐蚀剂按16h/次、共3次擦拭腐蚀孔；钻孔辅材选用H62，打磨砂纸选用2000#。
实施例6
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，在金属Sn表面制备呈1*3矩阵分布、间距为2mm、直径为Ф0.7mm的点腐蚀，腐蚀深度为0.4mm；腐蚀剂选择8.5mol/L的HCl溶液，腐蚀剂按32h/次、共2次擦拭腐蚀孔；钻孔辅材选用7A04，打磨砂纸选用1000#。
实施例7
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，在金属2A12表面制备呈Ф10圆形均布分布、直径Ф0.5mm点腐蚀，腐蚀深度为0.2mm；腐蚀剂选择2mol/L的H2SO4溶液，腐蚀剂按24h/次、共4次擦拭腐蚀孔；钻孔辅材选用2A12，打磨砂纸选用1000#。
实施例8
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，在金属Sn表面制备呈3*3矩阵分布、间距为2mm、直径为Ф0.7mm的点腐蚀，腐蚀深度为0.2mm；腐蚀剂选择5mol/L的H2SO4溶液，腐蚀剂按45h/次、共2次擦拭腐蚀孔；钻孔辅材选用H62，打磨砂纸选用2000#。
实施例9
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，在金属Sn表面制备呈1*3矩阵分布、间距为2mm、直径为Ф0.9mm的点腐蚀，腐蚀深度为0.3mm；腐蚀剂选择9mol/L的H2SO4溶液，腐蚀剂按70h/次、共2次擦拭腐蚀孔；钻孔辅材选用7A04，打磨砂纸选用1500#。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种在金属表面制备点腐蚀的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
a.点腐蚀制备目的确定；
确定制备点腐蚀的金属材料、腐蚀剂、点腐蚀在金属表面的分布情况以及点腐蚀直径与深度；
b.点腐蚀金属试样加工；
采用制备点腐蚀的金属材料加工金属试样（5），抛光金属试样（5）上的点腐蚀制备面，用无水乙醇清洗并吹干点腐蚀制备面；
c.钻孔辅材加工；
分别加工钻孔辅材Ⅰ（1）和钻孔辅材Ⅱ（3），抛光钻孔辅材Ⅰ（1）和钻孔辅材Ⅱ（3）的表面，用无水乙醇清洗并吹干钻孔辅材Ⅰ（1）和钻孔辅材Ⅱ（3）；
d.钻孔辅材覆膜；
在无尘环境下将覆膜胶带（2）粘贴在钻孔辅材Ⅰ（1）的抛光表面；
e.打磨；
用打磨砂纸轻轻打磨覆膜胶带（2）上待钻孔部位的表面，不可刺破覆膜胶带（2）；若刺破则重复步骤d；
f.覆膜胶带钻孔；
将钻孔辅材Ⅱ（3）的抛光表面贴合于步骤e中的覆膜胶带（2）的表面，固定牢固，得到固定件，按照步骤a确定的制备目的在固定件上用钻头（4）钻出直径相同或略小的孔，获得腐蚀孔；
g.钻孔辅材解膜；
清洗固定件，取掉钻孔辅材Ⅱ（3），无尘环境下轻轻取下钻完腐蚀孔的覆膜胶带（2）；
h.金属试样覆膜；
在无尘环境下将钻完腐蚀孔的覆膜胶带（2）粘贴于步骤b加工好的金属试样（5）的点腐蚀制备面，露出腐蚀部位；
i.腐蚀剂腐蚀；
用棉花蘸腐蚀剂，周期性擦拭步骤h中的腐蚀部位，擦拭区域为腐蚀面（6）；
j.金属试样解膜；
待金属试样（5）的腐蚀部位的腐蚀深度达到步骤a确定的制备目的，取下金属试样（5）表面的覆膜胶带（2），用无水乙醇清洗并烘干金属试样（5），得到所需的腐蚀点；
k.金属试样腐蚀点检测；
通过检测确定金属试样（5）表面形成的腐蚀点的直径与深度：若不满足步骤a确定的制备目的，则返回步骤f。
2.根据权利要求1所述的在金属表面制备点腐蚀的方法，其特征在于：所述的金属试样（5）的材料为金属Sn或2A12。
3.根据权利要求1所述的在金属表面制备点腐蚀的方法，其特征在于：所述的腐蚀剂为2mol/L~9 mol/L的HNO3溶液、2.9mol/L~8.5 mol/L的HCl溶液或2mol/L~9 mol/L的H2SO4溶液中的一种。
4.根据权利要求1所述的在金属表面制备点腐蚀的方法，其特征在于：所述的腐蚀点直径≥0.01mm，腐蚀点深度≥0.01mm。
5.根据权利要求1所述的在金属表面制备点腐蚀的方法，其特征在于：所述的钻孔辅材Ⅰ（1）和钻孔辅材Ⅱ（3）的材料为2A12、H62或7A04中的一种。
6.根据权利要求1所述的在金属表面制备点腐蚀的方法，其特征在于：所述的覆膜胶带（2）为PET胶带。
7.根据权利要求1所述的在金属表面制备点腐蚀的方法，其特征在于：所述的打磨砂纸为粒度1000#~2000#的金相砂纸。
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