不锈钢点蚀电位测量的方法

1、实验目的

1、了解点蚀点位的意义；

2、了解不锈钢点蚀电位的测量方法；

3、选择一种不锈钢，并对其点蚀电位进行测量。

2、实验原理与准备

 1、点蚀

点蚀（pitting）金属表面相对地集中在一个很小部位的局部腐蚀。以钢材为例，不锈钢表面微小“锈孔”的迅猛增加，是造成不锈钢受到大规模腐蚀的原因。腐蚀物浓度或温度的微小变化，就能显著加快腐蚀速度。点状腐蚀的迅速出现，是由于金属表面亚稳定状态的微孔迅速增生的缘故。

点蚀的发生有三个基本条件：钝态金属、环境中存在卤素等有害离子、电位高于某个临界电位(称点蚀电位)。点蚀的发生过程可分为形核(孕育)和发展(生长) 两个阶段。可观察到的点蚀斑点出现之前称为形核阶段，表面膜薄弱的地方如晶界、活性夹杂、位错等表面 缺陷常成为点蚀源。形核时间可由数月到数年，这取决于金属和腐蚀环境的种类。点蚀的长大过程称为发展阶段，一旦点蚀开始发展，因蚀孔几何形状的、孔内溶解的金属离子浓缩、水解而使pH降低，同时为了维持电荷平衡，Cl不断向孔内迁移富集，增强了腐蚀性，形成自催化体系，点蚀便以不断增长的速度向金属纵深发展。点蚀通常沿重力方向生长，多数点蚀从金属表面向下发展和生长，少数在垂直的表面上发生。描述与评定点蚀的几个特征参数为:点蚀电位、点蚀速度、最大点蚀深度。防止点蚀的方法有:采用电化学保使金属材料的电位低于点蚀电位;采用缓蚀剂保护;降低有害阴离子和氧化剂浓度并保持均匀;避免缝隙存在;对溶液进行搅拌，或加大流速避免沉积物生成;降低介质温度，提高溶液的pH值;选用耐点蚀的金属材料等。

 2、试样

  （1）从板材上取样，应使试验面是板材的轧制面。非板材的取样，由供需双方之间的协议决定。

  （2）试样的取样方法原则上用锯断、切削或磨削的方法。用剪切取样时应注意使试验面不受剪切的影响。

  （3）试验面用符合GB/T2481.1规定的粒度的砂纸进行研磨，一直磨到粒度为W20的砂纸。研磨时要注意避免试样的发热。为防止缝隙腐蚀，研磨后可以进行钝化处理（在50℃、20％~30％的中浸泡1h以上）。

  （4）用钎焊或点焊的方法将导线焊在试样上。

  （5）试样的绝缘，应是最终暴露的试样面的面积为1cm2，板材试样为10mm×10mm，并使试验面处于试样上未受钎焊或点焊热影响的部位。非试验面部分和导线用环氧树脂、乙烯树脂或石蜡松香等混熔物等绝缘物进行涂覆可镶嵌。经过钝化处理的试样，通常约留出11mm×11mm的试验面不予涂覆。

  （6）在测定前用符合GB/T2481.1规定的粒度为W28号的砂纸对试验面进行仔细地打磨。对于钝化过的试样，通常是在未涂覆面的中部打磨约10mm×10mm的面积以除去钝化膜。打磨面不能与绝缘物相连。这样制成的式样，其试验面的面积仍然看成是1cm2。

  （7）打磨后用蒸馏水或去离子水冲净，再用丙酮或酒精去油。

  （8）试验前至少准备三个平行试样。

 3、试验溶液的配制

试验溶液为3.5％的氯化钠溶液，用符合GB/T1266规定的分析纯氯化钠35g溶于965mL蒸馏水或去离子水中配制而成。

3、实验仪器和设备

由恒电位仪、电位扫描装置、记录仪、玻璃电解槽（容积大于300mL）和恒温槽等组成。参比电极推荐用甘汞电极或氯化银电极，辅助电极用铂电极或石墨电极，辅助电极面积至少是工作电极面积的2倍。但是在对比试验中，每次试验的参比电极和辅助电极应分别一致。

4、实验步骤

1、将试验溶液注入电解槽中，溶液的体积与试样面积之比不小于200mL/cm2；

2、将试验溶液加热至试验温度并在恒温槽保温，试验温度为30℃±1℃，若30℃下不发生点蚀，可在50℃或更高的温度下进行；

3、测量前向溶液中通入纯氮或纯氩（纯度不低于99.99%）进行半小时以上的预除氧。实验过程中保持对溶液的连续通气。通气速度按每升试验溶液约0.5L/min控制；

4、把经过最终打磨试样的试验面全浸于溶液中，试样的试验面要完全浸在溶液液面以下约0.5~1cm，放置约10min后，从自然电位开始以电位扫描度20mV/min进行阳极极化，直到阳极电流达到500~1000µA/cm2为止，若由于放置方面的原因无法采用20mV/min的条件时，可以用接近20mV/min的电位扫描速度进行；

5、试验后，除去绝缘物，用10倍以上的放大镜检查有无缝隙腐蚀发生，若有发生，则舍去此测量值；

6、每次试验要用新的试样和试验溶液。

5、实验结果

以阳极极化曲线上对应电流密度10µA/cm2或100µA/cm2的电位中最正的电位值（符号E'b10或E'b100）来表示点蚀电位。

6、试验报告要求

1、记录实验过程，标明参比电极的种类、脱氧用的气体种类和扫描速度。

2、记录有效点蚀电位E'b10或E'b100的各个测量值并计算平均值，单位用伏特表示，记录到小数点第三位（见下图1）。

7、引用标准

1、GB/T1266-1986 化学试剂 氯化钠

2、GB/T2481.1-1998 固结磨具用磨料 粒度组成的检验和标记 第1部分：粗磨粒F4~Fi20；

3、GB/T179-1999 不锈钢点蚀电位的测量方法。

                            图1 参考的阳极极化曲线