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 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（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、 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 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 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 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