借助盐雾试验箱研究金属电化学腐蚀抵抗性实验方案

【概述】

金属材料在使用过程中常常会受到环境中腐蚀性介质的侵蚀，导致电化学腐蚀的发生，从而影响其性能和使用寿命。本实验借助盐雾试验箱，模拟海洋大气等腐蚀性环境，对不同金属材料的电化学腐蚀抵抗性进行研究，为金属材料的选用、防护和设计提供依据。

【实验/设备条件】

（一）盐雾试验箱

1. 型号：SH-60

2. 工作室尺寸：600*450*400mm

3. 温度范围：室温 - 50℃，精度±1℃

4. 喷雾方式：连续喷雾

5. 盐雾沉降量：1 - 2ml/80cm²/h

（二）电化学测试系统

1. 电化学工作站

2. 三电极体系（工作电极、参比电极、辅助电极）

（三）其他设备

1. 电子天平，精度 0.1mg

2. 扫描电子显微镜（SEM）

3. X射线衍射仪（XRD）

【样品提取】

（一）样品材料

（二）样品制备

1. 将每种金属材料加工成尺寸为 50mm×50mm×3mm 的试样，试样表面用砂纸逐级打磨至 1000#，然后用无水乙醇清洗，吹干备用。

2. 每个材料制备 3 - 5 个平行试样。

【实验/操作方法】

（一）盐雾试验

1. 将制备好的试样放入盐雾试验箱内的试样架上，试样之间保持一定间距，避免相互遮挡和接触。

2. 配制 5%的氯化钠溶液作为盐雾溶液，pH值调至6.5 - 7.2。

3. 设置盐雾试验箱的参数，温度为 35℃，连续喷雾。试验周期分别设置为 24h、48h、72h、96h、120h。

（二）电化学测试

1. 在每个盐雾试验周期结束后，取出试样，迅速用去离子水冲洗，去除表面残留的盐雾溶液，然后用无水乙醇清洗，吹干。

2. 将试样作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂片作为辅助电极，组成三电极体系，在电化学工作站上进行动电位极化曲线测试和交流阻抗谱（EIS）测试。

（三）表面分析

1. 盐雾试验和电化学测试完成后，使用电子天平称量试样试验前后的质量，计算腐蚀失重。

2. 采用扫描电子显微镜（SEM）观察试样表面的腐蚀形貌。

3. 利用 X 射线衍射仪（XRD）分析试样表面腐蚀产物的物相组成。

【实验结果/结论】

（一）实验结果

1. 根据电化学测试结果，绘制不同金属材料在不同盐雾试验周期下的动电位极化曲线和交流阻抗谱图。

2. 记录不同金属材料在不同盐雾试验周期后的质量变化数据，计算腐蚀速率。

3. 给出不同金属材料在不同盐雾试验周期后的 SEM 照片和 XRD 图谱。

（二）结论

1. 根据动电位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、极化电阻等参数，评价其耐蚀性能。

2. 结合腐蚀速率、SEM 照片和 XRD 图谱，分析不同金属材料在盐雾环境下的腐蚀机理和腐蚀行为。

3. 综合比较不同金属材料的电化学腐蚀抵抗性，为实际应用中的金属材料选择和防护提供建议。

【仪器/耗材清单】

（一）仪器

1. 盐雾试验箱

2. 电化学工作站

3. 电子天平

4. 扫描电子显微镜（SEM）

5. X 射线衍射仪（XRD）

（二）耗材

1. 碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金试样

2. 氯化钠

3. 无水乙醇

4. 砂纸（不同目数）

5. 去离子水