【概述】
金属材料在各种环境中容易发生电化学腐蚀,影响其使用寿命和性能。本实验方案旨在利用盐雾试验箱模拟海洋大气等腐蚀性环境,对金属样品的电化学腐蚀抵抗性进行检测,以评估金属材料的耐腐蚀性能和质量。
【实验/设备条件】
盐雾试验箱:能够提供稳定的盐雾喷雾环境,温度可调节范围为室温至 50℃,盐雾沉降量可控制在1 - 2ml/80cm²/h。
电化学工作站:用于测量金属样品在盐雾环境中的电化学参数,如极化曲线、交流阻抗等。
电子天平:精度为0.1mg,用于测量金属样品实验前后的质量变化。
扫描电子显微镜(SEM):用于观察金属样品表面腐蚀形貌。
氯化钠(分析纯):用于配制盐溶液。
去离子水。
【样品提取】
选取不同种类、不同牌号、不同表面处理方式的金属材料作为实验样品,如碳钢、不锈钢、铝合金、镀锌钢板等。
每种金属材料制备3 - 5个尺寸为50mm×50mm×3mm的样品。
用砂纸将金属样品表面打磨至光亮,去除表面氧化层和污染物。
用无水乙醇清洗样品表面,去除油脂,然后用去离子水冲洗干净,干燥后备用。
【实验/操作方法】
将氯化钠溶解于去离子水中,配制浓度为5%(质量分数)的盐溶液,使用pH计将溶液的pH值调节至6.5 - 7.2之间。
将预处理后的金属样品放置在盐雾试验箱内的样品架上,样品之间保持一定的间距,避免相互遮挡盐雾。
设置盐雾试验箱的工作参数,温度为35℃,盐雾沉降量为1.5ml/80cm²/h,连续喷雾时间为48h、96h、144h、192h、240h。
在盐雾试验过程中,每隔24h取出一个金属样品,用去离子水冲洗干净,干燥后用电子天平测量样品的质量,记录质量损失。
对盐雾试验后的金属样品进行电化学测试,将样品作为工作电极,铂片为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,在电化学工作站上测量极化曲线和交流阻抗谱。
利用扫描电子显微镜观察金属样品表面的腐蚀形貌,分析腐蚀产物的成分和结构。
【实验结果/结论】
根据电子天平测量的金属样品质量损失数据,绘制质量损失 - 时间曲线,分析不同金属材料在盐雾环境中的腐蚀速率。
根据电化学工作站测量的极化曲线和交流阻抗谱,分析不同金属材料的腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻等电化学参数,评估金属材料的耐腐蚀性能。
根据扫描电子显微镜观察的金属样品表面腐蚀形貌,描述腐蚀的特征和类型,如点蚀、晶间腐蚀、均匀腐蚀等。
综合质量损失、电化学测试和表面形貌观察的结果,对不同金属材料的电化学腐蚀抵抗性进行评价和比较,分析金属材料的成分、组织结构、表面处理方式等因素对耐腐蚀性能的影响,为金属材料的选择和应用提供参考依据。
【仪器/耗材清单】
盐雾试验箱
电化学工作站
电子天平
扫描电子显微镜(SEM)
pH计
氯化钠(分析纯)
去离子水
砂纸(不同目数)
无水乙醇
金属样品(不同种类、不同牌号、不同表面处理方式)