常用大气腐蚀研究方法概述

常用大气腐蚀研究方法概述

马海洋 徐倩倩 郭子卿 张雪婷 易坤

成都航利 (集团 )实业有限公司 , 四川成都 611930

摘 要：综合介绍了现阶段常用大气腐蚀研究方法，并对其未来发展趋势进行了展望。

关键词：大气腐蚀；研究方法

1 前言

金属材料及其制品与所处自然大气环境间因气象和环境因素的作用而引起的金属变质、甚至破坏的现象称为金属的大气腐蚀。金属大气腐蚀是自然界普遍存在的腐蚀现象，据统计，由此产生的经济损失约占总腐蚀损失的一半以上,因此很早人们就对它进行了系统的研究。

2 常用大气腐蚀研究方法

2.1室外大气暴露试验

在室外进行的长时间大气腐蚀试验称为室外大气暴露试验，是大气腐蚀研究中最常用的试验方法，能真实地反应材料在实际大气环境下的腐蚀情况，所得数据直观、可靠，可用来估算自然环境下金属的腐蚀寿命，为合理选材和制定产品防护标准提供依据。因此各国都十分重视，做了大量的工作。

2.2 室内加速腐蚀试验

是通过人为强化一种或几种腐蚀因素，以期在短时间内确定金属发生腐蚀的倾向，或是评估某种材料在指定条件下相对耐蚀性的一种方法，主要应用于评价金属材料耐蚀性及涂镀层保护性能。

2.2.1 盐雾试验

是评定金属材料的耐蚀性以及涂/镀层对基体金属的保护程度的加速试验方法,亦被认为是模拟海洋大气对不同金属作用的、最有效的试验室加速腐蚀试验方法。

2.2.1.1 中性盐雾试验(NSS)

是将样品暴露于盐雾试验箱中，借助于压缩空气将盐溶液吸入喷嘴，喷成细雾状充满盐雾箱空间，细雾均匀地沉降在试样表面。试验溶液为5％±1％NaCl（质量分数）溶液，试验时盐雾箱内温度恒定在35℃，试样间的距离应使盐雾能自由沉降在所有试样上，且试样表面的溶液不应滴在任何其他试样上。试样彼此互不接触，也不得和其他金属或吸水的材料接触。

喷雾量的大小和均匀性，由喷嘴的位置和角度来控制，并通过盐雾收集器收集的盐水量来判断。一般规定喷雾24小时，在80cm²水平面积上，每小时平均收集1~2ml的盐水，收集到的盐溶液NaCl 浓度应在5％±1％范围内，pH值范围为6.5~7.2。

2.2.1.2 醋酸盐雾试验(ASS)

试验溶液为在5％NaCl溶液中加入醋酸，将pH值调节到3.1~3.3，试验时盐雾箱内温度恒定在35℃。试验的周期一般为144~240小时，但根据需要可缩短为16小时。

2.2.1.3 铜加速的醋酸盐雾试验（CASS）

为盐溶液中加入一定量的氯化铜，然后用醋酸将pH值调节到3.1~3.3，试验时盐雾箱内温度恒定在50℃，试验周期一般为6~720小时。它的腐蚀速度大约是NSS试验的8倍。

2.2.1.4 其他盐雾试验方法

为了在更接近某种特殊用途的条件下进行试验，发展了许多新的盐雾试验方法。这些方法包括循环酸化盐雾试验、酸化合成海水盐雾试验和盐/二氧化硫喷雾试验。

2.2.2 湿热试验

是模拟湿热和亚湿热地区大气腐蚀特点的试验方法，分为：恒定湿热试验和交变湿热试验两种。恒定湿热试验是模拟温度和湿度基本保持恒定的试验方法，交变湿热试验是模拟温度和湿度发生周期性变化的试验方法。

2.2.3 干湿周浸循环试验

这种方法抓住了大气腐蚀干/ 湿交替的特征，重现了金属表面经历的3种大气腐蚀状态：浸润——潮湿——干燥，可更好地模拟金属在雨淋日照下的真实条件。

2.2.4膏泥腐蚀试验

是将含有腐蚀性的膏泥均匀地涂敷在试样上，待干燥后再将试样放入试验箱内进行腐蚀试验，一般20h为一周期。

2.2.5电解加速腐蚀试验

适用于钢或锌铸件上的铜-镍-铬镀层，通过观察基体表面现象，计算电流及周期数，进行检查，以判断其耐蚀性。

2.2.5.1电解腐蚀试验( EC 试验)

通过使镀层上不连续处暴露出的镍层在电解液中发生阳极溶解，从而得到铬镀层的腐蚀状态。

2.2.5.2 铝合金阳极氧化膜的腐蚀试验( FACT 试验)

试样作为电解池的阴极，铂丝作为阳极，电解质为5%NaCl溶液，内含CuCl₂，用醋酸调整PH值至3.1。试样通过高达34V的电压，在表面局部缺陷发生阴极反应，产生氢氧化钠使氧化膜溶解。

2.2.6 腐蚀性气体试验

把控制湿度试验与引入一定量的腐蚀性气体相结合，以模拟较苛刻的腐蚀环境。进行潮湿二氧化硫试验的意图为产生类似于在工业环境中发生的腐蚀形态。在40℃、相对湿度为100%的条件下，将试样在二氧化硫浓度分别为0.06%（体积）和0.6%（体积）的条件下进行循环暴露。

2.3 室内模拟大气腐蚀试验

是一种不加速的长期试验，主要是用来研究单因素或多因素相互作用对金属大气腐蚀的影响，探讨各因素参与作用的过程与机理，寻求该条件下的大气腐蚀规律，为进一步研究金属大气腐蚀提供参考。试验条件容易控制、观察和保持，结果可靠，重现性高，但是，试验周期长，费用也高，存在一定的局限性。

2.4 电化学研究方法

由于金属在潮湿大气中的腐蚀本质是电化学腐蚀的一种特殊形式，是金属表面处在薄层电解质液膜下的电化学腐蚀过程，因此金属大气腐蚀过程既具有大气腐蚀的特点，又符合电化学腐蚀的一般规律。主要研究方法有：大气腐蚀监测电池，Kelvin 探头测量技术，阻抗测量方法等等。

2.5 物理学研究方法

随着物理学的发展，精密仪器的出现，物理学方法在腐蚀研究中的应用越来越广泛。常用的研究方法有：石英晶体微天平，可以对金属在大气腐蚀过程中的质量变化进行原位检测；扫描电镜,可给出金属在不同时期的表面形态，观察金属表面局部腐蚀行为；X-射线衍射仪与俄歇电子能谱法结合使用可对腐蚀产物进行分析，判断元素组成并可进行半定量分析；拉曼光谱和红外光谱，能够应用于大多数有机和无机化合物的鉴别，且操作简便，样品可以直接暴露于大气中，因此可以用它们对金属大气腐蚀产物形成过程进行原位研究等等。

3 结束语

综上所述，研究大气腐蚀的方法多种多样，每种方法都有自己的优缺点。室外大气暴露腐蚀试验结果具有准确性和实用价值，但试验周期长，室内加速腐蚀试验可以弥补这一缺点，但其难以模拟室外大气腐蚀的多种复杂因素的综合作用。为改进这一现状，室内加速腐蚀试验必须加强多因素复合加速腐蚀试验的研究，使从短期的加速试验结果预测材料长期腐蚀行为和寿命成为可能。

随着电化学和物理学的发展，大气腐蚀的研究正经历从宏观走向微观、从定性走到定量、从长期试验向短期试验发展的阶段，研究大气腐蚀的新方法与技术会越来越多，将它们有机结合起来，必将为更加深入的研究金属在多种因素协同效应下的腐蚀过程和机理提供可靠的信息，这些技术的发展也将使金属大气腐蚀研究更具前景。

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作者简介：

马海洋（1990-），男，汉族，籍贯：陕西咸阳，工程师，本科，成都航利(集团)实业有限公司，研究方向：产品设计开发。