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緩蝕劑評價與研究

    通常用緩蝕效率來表征緩蝕劑的性能,緩蝕效率越大,緩蝕性能越好。但許多情況下,金屬表面常發生較為嚴重的點蝕等局部腐蝕,此時,評定緩蝕劑的有效性,還需要考慮金屬表面的點蝕深度等因素。同時還需要檢測緩蝕劑性能的維持時間,從而確定補充緩蝕劑的時間除了評價緩蝕劑的緩蝕效率,通常還采用電化學方法、表面分析等手段,研究緩蝕劑的作用效果及機理。

1.重量法
    重量法被認為是評價緩蝕效率最簡便、最可靠的的方法,目前也仍然是測量腐蝕的基本方法。并且在大多數情況下還被公認為是與其他方法進行比較的一種基本方法。但重量法也存在只適用于全面腐蝕,試驗結果受試樣的制備、環境介質及實驗操作等諸多因素限制。但是只要在試驗操作時考慮到這些因素,使環境介質與實際情況接近,小心操作,這些缺點還是可以克服的。
    重量法是根據腐蝕前后試樣重量的變化來測定腐蝕速度,依此來判斷材料的耐蝕性能。試驗時,如果金屬溶解到介質中,試樣的質量減少,可以用失重法測量;如果腐蝕產物的組分已知,且能牢固的附著在金屬的表面,或者腐蝕產物能完全收集起來,可以用增重法測量。在重量法中,失重方法最為常用。 試樣的制備需要注意試樣的數量、試樣的形狀和大小及試樣的表面處理等條件。為了提高試驗的準確性,每次試驗中,一般使用3塊試樣,如果遇到誤差范圍較大時,要使用5塊試樣。為了便于精確計算試樣的表面積和易于除去腐蝕產物,試樣的形狀盡量要簡單,常選用片狀、圓柱形、圓片形等,同時試樣面積也盡量要大。因試樣的表面上常有油污等污染物影響到試驗結果,所以在實驗前需要用清洗劑清除表面,然后在空氣中干燥,并于干燥器中放置一段時間后使用。
    試驗過程中要注意溶液組分、溶液pH值、溶液的溫度、溶液流速和試驗周期等實驗條件的控制。腐蝕試驗溶液的各種組分要盡量控制在規定的數值內,除了取自天然或現場的溶液之外,均應采用化學試劑和蒸餾水配制。而在試驗過程中需要注意溶液的蒸發而引起的溶液損失,可以采用回流冷凝器避免蒸發損失,維持損失體積不超過總體積的1/3。溶液的pH值與金屬的陽極溶解反應有關,也影響到陰極的還原反應。所以在實驗中要保持溶液的pH值穩定,可以采用恒pH儀,或通過加入緩沖溶液來控制溶液pH值。溶液溫度會很大程度上影響試樣的腐蝕過程,所以在試驗中必須嚴格控制。溶液的流速對腐蝕的影響很大,通?梢栽谠囼炛胁捎酶鞣N攪拌,使溶液相對試樣運動。試樣的腐蝕速度常常隨時間而改變,一般規律是在浸泡初期試樣的腐蝕速度最大,以后由于腐蝕產物的形成或鈍化膜層的形成,腐蝕速度降低。所以要根據試樣在不同環境中具體的腐蝕速度來選擇合理的試驗周期。
    清除腐蝕產物之前,應該先觀察和記錄試樣的外觀,例如表面顏色、沉積物和腐蝕產物的位置、類型及附著情況,有無點蝕孔、開裂等現象。腐蝕產物的清除原則是應先除去試樣上所有的腐蝕產物,而去掉的基體盡量少。而清洗方法的選擇與金屬的類型、腐蝕產物的附著程度有關,要根據具體情況,選擇適宜的方法。通常清洗有機械法、化學法和電解去膜法。
    (1)電解去膜法是在適當的溶液中,選擇石墨或鉛做陽極,試樣做陰極,外加較大的電流進行電解處理,使陰極上產生氫氣,利用氫氣泡的物理作用將腐蝕產物剝離。電解質溶液是5%~8%的NaOH溶液,溫度為60~70℃,陰極電流密度在20A/(dm2·h),電解7~20 min。該法的優點是可以較快的清除牢固的產物膜,基體金屬損失小。但是該方法會使易還原的離子還原而沉積到基體上,引起誤差。
    (2)機械清洗包括擦、刮、超聲波清洗等。采用這類方法可以去除大部分很厚但結合不牢的腐蝕產物。
    (3)化學清洗法是在機械法清除掉大部分腐蝕產物膜后,采用適當的化學溶液通過溶解作用除掉少量剩余腐蝕產物及產物膜,所采用  的化學溶液根據基體的不同而有差別,一般需要在腐蝕溶液中加入一定的緩蝕劑來減少試劑對基體的腐蝕。如對于碳鋼,可采用10%~ 20%的硝酸在60℃下煮20 min;一般鎂及其合金表面上的腐蝕產物通過在鉻酸溶液中進行酸洗清除。常用的鎂合金腐蝕產物清洗溶液為200g/LCrO3+10g/LAgNO3。將腐蝕過后的鎂及其合金試樣放入該酸洗溶液中浸泡5-10分鐘。清洗過程中鎂及其合金表面,特別是腐蝕處會有氣泡產生。氣泡的析出量隨著腐蝕產物的清除而不斷減少,直至停止。溶液中的CrO3為主要酸洗成分,可以使得腐蝕處的腐蝕產物氧化鎂、氫氧化鎂溶解,同時又可以鈍化未腐蝕處的金屬鎂。硝酸銀的加入主要為了沉淀腐蝕產物中夾雜的氯化物以保證在腐蝕產物清洗溶液中的氯化物含量不至于過高。
    重量法腐蝕試驗的結果可以根據試樣的重量或者厚度變化來表示。試樣的外觀,在試驗后或試樣當中,盡量觀察金屬表面和溶液的變化情況。盡量記錄金屬的光澤度、粗糙度、局部腐蝕情況等。

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