皓天恒温恒湿试验箱评估金属电化学抗性的实验方案

【概述】

金属材料在不同的环境条件下，其电化学抗性会有所不同，本实验旨在利用皓天恒温恒湿试验箱，模拟不同的温湿度环境，对金属样品的电化学抗性进行评估，以了解金属材料在特定环境下的耐腐蚀性能和稳定性，为金属材料的应用和防护提供科学依据。

【实验/设备条件】

（一）皓天恒温恒湿试验箱

1. 型号：[具体型号]

2. 温度范围：-40℃ - 150℃

3. 湿度范围：20% - 98%RH

4. 温度波动度：±0.5℃

5. 湿度波动度：±2%RH

（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）其他设备及材料

1. 电子分析天平（精度 0.1mg）

2. 扫描电子显微镜（SEM）

3. 砂纸（不同目数）

4. 无水乙醇

5. 去离子水

6. 环氧树脂、固化剂

【样品提取】

（一）样品材料

（二）样品制备

1. 将金属材料加工成直径为 10mm、厚度为 3mm 的圆柱状试样。

2. 用不同目数的砂纸对试样表面逐级打磨至 1000#，去除表面氧化层和杂质，然后用无水乙醇清洗，吹干。

3. 在试样的非工作表面涂覆环氧树脂与固化剂的混合物，进行封装，仅露出一个工作面。

4. 每种金属材料制备 3 - 5 个平行试样。

【实验/操作方法】

（一）实验前处理

1. 将制备好的试样用电子分析天平称重，记录初始质量（m0）。

（二）恒温恒湿试验

1. 将试样放入皓天恒温恒湿试验箱内的专用支架上。

2. 设置试验箱的参数，温度分别为 25℃、50℃、75℃，湿度分别为 50%RH、70%RH、90%RH，组合成 9 种不同的温湿度条件。

3. 试验时间为 7天、14天、21天、28天。

（三）电化学测试

1. 在每个试验周期结束后，取出试样，用去离子水冲洗，去除表面的腐蚀产物和污染物，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电化学阻抗谱（EIS）测试。

（四）表面形貌观察

1. 电化学测试完成后，使用扫描电子显微镜（SEM）观察试样表面的腐蚀形貌。

【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温湿度条件和试验时间下的动电位极化曲线和电化学阻抗谱图。

2. 记录不同金属材料在不同试验条件下试验后的质量（m1），计算腐蚀失重（Δm = m0 - m1）和腐蚀速率（v = Δm / (S × t)，其中 S 为试样的表面积，t 为试验时间）。

3. 给出不同金属材料在不同试验条件下的 SEM 照片。

（二）结论

1. 根据动电位极化曲线和电化学阻抗谱，分析不同金属材料在不同温湿度条件和试验时间下的腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻和电荷转移电阻等参数，评估其电化学抗性。

2. 结合腐蚀失重、腐蚀速率和 SEM 照片，分析不同金属材料在不同温湿度环境下的腐蚀机理和腐蚀行为。

3. 综合比较不同金属材料在不同试验条件下的电化学抗性，得出不同金属材料在不同温湿度环境下的耐腐蚀性能和稳定性的结论，为金属材料的实际应用和防护提供建议。

【仪器/耗材清单】

（一）仪器

1. 皓天恒温恒湿试验箱

2. 电化学工作站

3. 电子分析天平

4. 扫描电子显微镜（SEM）

（二）耗材

1. 
   碳钢、不锈钢、铝合金、铜等金属试样

2. 砂纸（不同目数）

3. 无水乙醇

4. 去离子水

5. 环氧树脂

6. 固化剂

7. 饱和甘汞电极

8. 铂片