金属腐蚀原理实验指导书

《金属腐蚀原理实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属腐蚀原理实验指导书（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、金属腐蚀原理课程实验实验一实验一 失重法测定金属腐蚀速度失重法测定金属腐蚀速度一 实验目的1、 通过实验进一步了解金属腐蚀现象和原理，了解某些因素（如不同介质，介质的浓度， 是否加有缓蚀剂等）对金属腐蚀速度的影响。 2、 掌握一种测定金属腐蚀速度的方法重量法。二 实验原理目前测定腐蚀速度的方法很多，如重量法，电阻法，极化曲线法，线形极化法等。所 谓重量法，就是使金属材料在一定的条件下（一定的温度、压力、介质浓度等）经腐蚀介 质一定时间的作用后，比较腐蚀前后该材料的重量变化从而确定腐蚀速度的一种方法。 对于均匀腐蚀，根据腐蚀产物容易除去或完全牢固地附着在试样表面的情况，可分别 采用单位时间、单位

2、面积上金属腐蚀后的重量损失或重量增加来表示腐蚀速度：(1-1)0W -WKst 式中 K腐蚀速度 克/米2小时 （K 为负值时为增重腐蚀产物未清除） ；s试样面积 米2；t试验时间 小时；W0试验前试片的重量 克；W试验后试片的重量 克（清除腐蚀产物后） 对于均匀腐蚀的情况，以上腐蚀速度很容易按下式换算成以深度表示的腐蚀速度：（1-2）24 365KKKe=8.761000dd式中 Ke一年腐蚀深度 毫米/年；d试验金属的密度 克/厘米3。重量法是一种经典的试验方法，然而至今仍然被广泛应用，这主要是因为试验结果比 较真是可靠，所以一些快速测定腐蚀速度的实验结果还常常需要与其对照。重量法又是一

3、种应用范围广泛的实验方法，它适用于室内外多种腐蚀实验，可用于评定材料的耐蚀性能。 评选缓蚀剂，改变工艺条件时检查防蚀效果等。重量法是测定学金属腐蚀速度的基础方法， 学习掌握这一方法是十分必要的。 但是，应当指出，重量法也有其局限性和不足。首先，它只考虑均匀腐蚀的情况，而 不考虑腐蚀的不均匀性；其次，对于失重法很难将腐蚀产物完全除去而不损坏基体金属， 往往由此造成误差，对于晶间腐蚀的情况，由于腐蚀产物残留在样品种不能除去，如果用 重量法测定其腐蚀速度，肯定不能说明实际情况，另外对于重量法要想作出 K-t 曲线往往 需要大量的样品和很长的实验周期。 本实验是碳钢在敞开的酸溶液中的全浸实验，用重量法

4、测定其腐蚀速度。 金属在酸中的腐蚀一般是电化学腐蚀，由于条件的不同而呈现出复杂的规律。酸类对 于金属的腐蚀规律很大程度上取决于酸的氧化性。非氧化性的酸，如盐酸，其阴极过程纯 粹是氢去极化过程；氧化性的酸，其阴极过程则主要是氧化剂的还原过程。 然而，我们不可能把酸类截然分为氧化性酸和非氧化性酸。例如当硝酸比较稀时，碳 钢的腐蚀速度随浓度的增加而增加，是氢去极化腐蚀，当硝酸浓度超过 30时，腐蚀速度 迅速下降，浓度达到 50时，腐蚀速度降到最小成为氧化性的酸，此时碳钢在硝酸中的腐 蚀的阴极过程是：金属腐蚀原理课程实验NO32H+2e NO2H2O 酸中加入适量缓蚀剂能阻止金属腐蚀速度或降低金属腐蚀

5、速度。三 实验内容与步骤（一）试样的准备工作 1、 为了消除金属表面原始状态的差异，以获得均一的表面状态，试样需要打磨。 2、 试样编号，以示区别。 3、 准确测量试样尺寸，用游标卡尺准确测量试样尺寸，计算出试样面积，并将数据 记录在记录本上。 4、 试样表面除油，首先用毛刷、软布在流水中清除试样表面黏附的残屑、油污，然 后用丙酮清洗，用滤纸吸干，经除油后的试样避免再用手摸，用干净纸包好，放 入干燥器中干燥 24 小时。 5、 将干燥后的试样放在分析天平上称重，准确度应达 0.1mg，称量结果记录在附表中。（二）腐蚀实验 1、分别量取 500ml 下列溶液“20H2SO4； 20H2SO4硫脲

6、（10 克/升） ； 20HNO3； 60HNO3 将其分别放在四个预先冲洗干净的烧杯中。 2、将试样按编号分成四组（每组两片） ，用尼龙丝悬挂，分别浸入以上四个烧杯中。 试样要全部浸入溶液，每个试样浸泡深度要求大体一致，上端应在液面以下 20mm。 3、自试样浸入溶液时开始记录腐蚀时间，半小时后，将试样取出，用水清洗。 （三）腐蚀产物的去除 腐蚀产物的清洗原则是应除去试样上所有的腐蚀产物，而只能去掉最小量的基本金属， 通常去除腐蚀产物的方法有机械法、化学法和电化学方法。本实验试采用机械法和化学法。1、 机械法去除腐蚀产物 若腐蚀产物较厚可先用竹签、毛刷、橡皮擦净表面，以加速除锈过程。 2、

7、化学法除锈 目前化学法除锈常用的试剂很多，对于铁和钢来说主要有： （1）20NaOH200g/l 锌粉，沸腾 5 分钟。 （2）浓 HCl50g/l SnCl220g/l SbCl3，冷，直至干净。 （3）12HCl0.2As2O30.5SnCl20.4甲醛，50，1540 分钟。 （4）10H2SO40.4甲醛，405010 分钟。 （5）12HCl12乌洛托品，50或常温。 （6）饱和氯化铵氨水，常温，直到干净。 3、 除净腐蚀产物后，用水清洗试样（先用自来水后用去离子水） 。再用丙酮擦洗、滤 纸吸干表面，用纸包好，放在干燥器内干燥 24 小时。 4、 干燥后的试样称重。结果记录在表中。四

8、 试剂及设备游标卡尺、毛刷、干燥器、分析天平、烧杯、量筒、时钟、温度计、玻璃棒、镊子、金属腐蚀原理课程实验滤纸 丙酮、去离子水、硫酸、硫脲、硝酸五 实验结果评定金属腐蚀性能的评定方法分为定性及定量两类。 （一）定性评定方法 1、观察金属试样腐蚀后的外形，确定腐蚀是均匀的还是不均匀的，观察腐蚀产物的颜 色，分布情况及金属表面结合是否牢固。 2、观察溶液颜色有否变化，是否有腐蚀产物的沉淀。 （二）定量评定方法 如果腐蚀是均匀的，可根据（1-1）式计算腐蚀速度，并可根据（1-2）式换算成年腐 蚀深度。根据下式计算 20H2SO4加硫脲后的缓蚀率：/KK100%Kg式中 K未加缓蚀剂时的腐蚀速度；K加

9、入缓蚀剂后的腐蚀速度。六 思考题1、 为什么试样浸泡前表面要经过打磨？ 2、 为什么要保证试样面积与溶液体积之比？放太多的试样或同时放几种类型不同的 金属对腐蚀速度测定有何影响？ 3、 试样浸泡深度对实验结果有何影响？ 4、 何谓缓蚀剂？金属腐蚀原理课程实验实验一实验一 失重法测定金属腐蚀速度失重法测定金属腐蚀速度一 实验目的1、 通过实验进一步了解金属腐蚀现象和原理，了解某些因素（如不同介质，介质的浓度， 是否加有缓蚀剂等）对金属腐蚀速度的影响。 2、 掌握一种测定金属腐蚀速度的方法重量法。二 实验原理三 实验步骤金属腐蚀原理课程实验四 实验数据记录及处理表 1-1测量尺寸编号长 a mm宽

10、 b mm厚 c mm面积 s备注12345678表 1-2组别腐蚀介质编号腐蚀时间t试样原重W0/克腐蚀后重W/克失重量W0W/克腐蚀速率K腐蚀深度Ke缓蚀率备注1一23二45三67四8五 实验分析金属腐蚀原理课程实验图 2.1 金属极化曲线ab 活性溶解区 b 临界钝化点bc 过渡钝化区 cd 稳定钝化区de 过（超）钝化区实验二实验二 阳极极化曲线的测定阳极极化曲线的测定一一 实验目的实验目的 1、掌握用恒电流和恒电位法测定金属极化曲线的原理和方法。 2、通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数。3、掌握恒电位仪的使用方法。二二 实验原理实验原理阳极电

11、位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采取阳 极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数致钝电流密度、维钝电流密度和 钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。 阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流发测 定。图 2.1 是一条典型的阳极极化曲线。曲线 abcde 是恒电位法测得的阳极极化曲线。当电位 从 a 逐渐向正向移动到 b 点时，电流也随之增加 到 b 点，当电位过 b 点以后，电流反而急剧减小， 这是因为在金属表面上生成一层高电阻耐腐蚀的 钝化膜，钝化开始发生。人为控制电位的增高， 电流逐渐衰减到 c。在 c 点之后，电位若继续增 高，由于金属完全进入了钝态，电

12、流维持在一个 基本不变得很小的值维钝电流。当使电位增 高到 d 点以后，金属进入了过钝化状态，电流又 重新增大。从 a 点到 b 点的范围叫活性溶解区， 从 b 点到 c 点叫钝化过渡区，从 c 点到 d 点叫钝化稳定区，过 d 点以后叫过钝化区。对应 于 b 点的电流密度叫致钝电流密度，对应于 cd 段的电流密度叫维钝电流密度。 若把金属作为阳极，通以致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钝化膜， 可使金属的腐蚀速度大大降低，这就是阳极保护原理。 用恒电流法测不出上述曲线的 bcde 段。在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变 化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到 b

13、 点时，电位即由 b 点跃增到 很正的 e 点，金属进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。由此可见只有用 行电位法才能测出完整的阳极极化曲线。 本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位，同时测定对应的电流值，并在半对数坐标纸 上绘成 lgi 曲线，即为恒电位阳极极化曲线。三三 试剂与设备试剂与设备恒电位仪、饱和甘汞电极、铂电极、电解池、碳钢试件、氨水、碳酸氢铵、量筒、水砂纸、 无水乙醇棉、电炉四四 实验步骤实验步骤（一）试验溶液的配制 1、烧杯内放入 700ml 去离子水，在电炉上加热到 40左右停止加热，放入 160 克碳 酸氢铵并用玻璃棒不断搅拌。金属腐蚀原理课程实验2、在上述溶液中加

14、入 65ml 浓氨水。 3、将配制好的溶液注入极化池中。 （二）操作步骤 1、 用水砂纸打磨工作电极表面，并用无水乙醇棉擦拭干净待用。 2、 按仪器使用说明书连接好电路，经指导教师检查无误后方可进行实验。 3、 测碳钢试样在 NH4HCO3NH4OH 体系中的自然腐蚀电位约为0.85V，稳定 15 分钟，若电位偏正，可先用很小的阴极电流（50A/cm2左右）活化 12 分钟再测定。 4、 调节恒电位（从自然腐蚀电位开始）进行阳极极化，每隔两分钟增加 50mV，并分 别读取不同电位下相应的电流，当电极电位达到1.2V 左右时即可停止试验。五五 实验结果及数据处理实验结果及数据处理1、数据记录 试

15、样材料 尺寸 介质成分 介质温度 参比电极 辅助电极 自然腐蚀电位 2、结果及数据处理 （1）求出各点的电流密度，填入表中 （2）在半对数坐标纸上将所得数据做成 Elgi 关系曲线。 （3）指出碳钢在本实验溶液中进行阳极保护的三个基本参数。六六 思考题思考题1、试分析阳极极化曲线上各段及各特正点的意义。 2、阳极极化曲线对实施阳极保护有何指导意义？ 3、若采用恒电流法测定该体系的极化曲线，会得到什么样的结果？ 4、自腐蚀电位，析氢电位和析氧电位各有何意义？金属腐蚀原理课程实验实验二实验二 阳极极化曲线的测定阳极极化曲线的测定一一 实验目的实验目的 1、掌握用恒电流和恒电位法测定金属极化曲线的原理和方法。 2、通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数。3、掌握恒电位仪的使用方法。二二 实验原理实验原理三三 试剂与设备试剂与设备四四 实验步骤实验步骤金属腐蚀原理课程实验五五 实验结果及数据处理实验结果及数据处理1、数据记录 试样材料 尺寸 介质成分 介质温度 参比电极 辅助电极 自然腐蚀电位 2、Ei 数据记录表Ei