專利名稱：一種模擬銅及其合金大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬銅及其合金大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法，屬于銅及其合金大氣腐蝕的模擬技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
材料在自然環(huán)境下的大氣腐蝕情況是工程設(shè)計及防腐施工的重要依據(jù)，通常采用自然環(huán)境下的暴露試驗方法來了解材料的大氣腐蝕情況。但是，大氣暴露試驗周期很長，往往長達數(shù)年甚至更長時間，而且試驗地域性強，人們希望由實驗室加速腐蝕試驗來推測戶外長期暴露試驗的結(jié)果，進而預(yù)測材料、制品、防護層的大氣腐蝕壽命，以部分替代大氣腐蝕暴露試驗；另一方面人們往往想盡快得到不同材料在同樣環(huán)境中的腐蝕差別情況，以對材料的腐蝕性進行相互對比，室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗一定程度上能滿足上述需要。上述原因促使人們開展了大量室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗研究，以期尋找能與自然環(huán)境腐蝕具有良好相關(guān)性的室內(nèi)加速腐蝕試驗方法。影響大氣腐蝕的主要因素是大氣濕度、溫度以及氯離子和SO2等污染物的濃度等， 人們先后研究了多種模擬自然環(huán)境腐蝕的室內(nèi)加速腐蝕方法，除了在模擬試驗裝置上不斷改進外，方法上重點探討能夠模擬大氣污染作用的溶液成分以及與實際大氣腐蝕溫、濕循環(huán)機理相接近的加速試驗過程。為了建立室內(nèi)人工加速試驗和自然環(huán)境暴露試驗結(jié)果的相關(guān)性，好的室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗方法必須滿足模擬性、加速性和重現(xiàn)性三個基本條件。目前主要使用的室內(nèi)加速試驗方法有以下幾種(1)濕熱試驗法濕熱試驗方法是將試樣放在高溫、高濕條件下使試樣表面凝集水分，以強化腐蝕環(huán)境，從而加速試樣的銹蝕，以觀察和研究試樣的腐蝕情況。濕熱試驗方法可分為恒定濕熱試驗和交變濕熱試驗兩種。為了進一步加速腐蝕還可采用凝露腐蝕試驗，它是在溫濕試驗過程中在試片架內(nèi)通循環(huán)冷卻水，使其溫度低于周圍的氣氛，這樣水汽更容易在試片上凝結(jié)，而加快銹蝕，試驗周期比濕熱試驗短。濕熱試驗法凝集在試片表面的通常是大小不一的水珠，不能形成穩(wěn)定均勻的水膜，試驗對于實際大氣腐蝕的模擬性較差。(2)鹽霧試驗鹽霧試驗方法最早于1914年提出并用于腐蝕測試中，目的是為了模擬近海洋的大氣腐蝕條件。ASTM在1962年正式提出了鹽霧試驗標(biāo)準方法如中性鹽霧試驗使用 50士5g/l的NaCl溶液連續(xù)噴霧，24h為一個周期。還有加醋酸的鹽霧試驗(AASS)和加醋酸氯化銅的鹽霧試驗(CASS)方法等。但已有研究表明，鹽霧試驗與大氣暴露試驗的基本無可比性，兩者相關(guān)性較差。因此該方法主要作為一種在人工加速腐蝕情況下對金屬材料進行性能檢測的方法，難以對材料在某一實際使用環(huán)境下的壽命進行預(yù)測。(3)干濕周浸循環(huán)試驗干濕周浸循環(huán)試驗使用轉(zhuǎn)輪或升降機構(gòu)，將試樣周期性地浸入不同的浸漬液中， 浸漬一段時間后試樣離開溶液，用熱風(fēng)或燈烘烤干燥試樣，不斷循環(huán)，以模擬不同大氣環(huán)境的腐蝕過程。如分別用蒸餾水、NaHSO3或NaCl溶液來模擬鄉(xiāng)村氣氛、工業(yè)氣氛和海洋氣氛下的大氣腐蝕情況，常用的有5% NaCl+0.2% Na2S2O8的浸漬溶液，干燥溫度區(qū)間在40 60°C。研究表明，幾個星期的實驗可與一年或更長時間的自然暴露實驗相匹配。此方法符合大氣腐蝕干、濕交替循環(huán)特征，重現(xiàn)了金屬表面經(jīng)歷的三種大氣腐蝕狀態(tài)浸漬-濕潤-干燥。是目前被認為一種能比較好地模擬大氣腐蝕過程的加速試驗方法。但該方法的濕潤過程難以有效控制，對個別環(huán)境的模擬性尚存在問題。(4)周期噴霧復(fù)合腐蝕試驗周期噴霧復(fù)合腐蝕試驗是指周期性地進行鹽水噴霧，每一周期帶有干燥或濕熱等中間過程。在自然大氣環(huán)境下，試樣表面由于雨水、凝霧等形成的液膜有一個由厚變薄、由濕變干的周期性循環(huán)過程，這是大氣腐蝕的基本特點。各種單一的鹽霧試驗與大氣暴露試驗的模擬性不好，其主要原因是鹽霧試驗不具有“濕一一干”循環(huán)過程。周期噴霧復(fù)合腐蝕試驗符合大氣腐蝕干、濕交替循環(huán)特征，與單一鹽霧試驗相比，這種方法可更好地模擬和加速大氣腐蝕，相對接近材料在自然大氣環(huán)境中的腐蝕情況，但該方法存在設(shè)備復(fù)雜，維護成本高等問題。(5)氣體腐蝕復(fù)合循環(huán)試驗及多因子循環(huán)復(fù)合試驗為了模擬材料在各種嚴重污染下的工業(yè)環(huán)境下的大氣腐蝕，開發(fā)了氣體腐蝕復(fù)合試驗方法。如日本的CCT-OG型氣體腐蝕復(fù)合試驗機，可進行SO2、H2S、NO2、O3等氣體腐蝕以及鹽霧、干燥和濕熱等的單獨及復(fù)合試驗。為了模擬更多的大氣腐蝕因素，人們還進行了多因素復(fù)合腐蝕試驗研究，如日本利用CASS試驗機改裝的復(fù)合試驗機，可進行潮濕、噴霧、通 SO2、干燥、降雨等過程的復(fù)合循環(huán)試驗。該類方法的不足之處是需要控制的因子多、操作難度較大。作為模擬大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法，上述這些試驗方法都有各自的優(yōu)點和不足，屬于原則性或指導(dǎo)性方法。由于大氣腐蝕的復(fù)雜性，不同材料相對不同環(huán)境腐蝕的敏感性存在差異，因此，任何一種模擬加速試驗方法的建立，都要針對具體的材料和環(huán)境， 依據(jù)環(huán)境特征來選擇試驗溶液成分，設(shè)定不同的溫度濕度的循環(huán)組合，并通過一系列試驗篩選出具有良好的模擬性、加速性和重現(xiàn)性的試驗條件。目前許多研究者都在研究、設(shè)計、 探索各自需求的試驗方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種針對銅及其合金大氣腐蝕過程具有較好模擬性、加速性和重現(xiàn)性的加速腐蝕試驗方法。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案達到的一種模擬大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法，其步驟如下(1)將銅或銅合金制備為試驗用試樣；(2)以CuCl2、(NH4) 2S04和NaHSO3的水溶液做為浸漬溶液；(3)將試樣按“浸漬一濕潤一干燥一”順序循環(huán)實驗，根據(jù)具體需要確定單次及總的實驗時間；(4)對經(jīng)過步驟(3)所得的試樣進行處理后，可進行腐蝕失重、腐蝕產(chǎn)物及形貌分析等研究。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于步驟(1)中，所述試樣材料為銅或銅合金，形狀為板材或其它形狀。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于步驟(2)中，所述浸漬溶液中含有0.01 0. 2mol/L 的 CuCl2、0. 05 3mol/L 的(NH4)2SO4 和 0. 01 0. 2mol/L 的 NaHSO30一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于步驟(3)中，按“浸漬一濕潤一干燥一”順序循環(huán)，浸漬溫度為25 50°C，濕潤溫度為25 50°C，干燥溫度為40 70°C。本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是(1)采用本發(fā)明的試驗方法通過浸漬溶液成分和含量的選擇以及對于“浸漬一濕潤一干燥一”過程，尤其是“濕潤”過程的有效控制，可以模擬銅及其合金在不同大氣環(huán)境中的腐蝕過程。研究銅及其合金的大氣腐蝕規(guī)律或者快速評價材料的耐大氣腐蝕性，從實驗室模擬加速腐蝕試驗結(jié)果近似推測戶外長期暴露試驗的結(jié)果。本方法在保證模擬性的同時具有顯著的加速腐蝕性達數(shù)十倍至幾百倍。(2)采用本發(fā)明的主要腐蝕產(chǎn)物與戶外大氣暴露的主要腐蝕產(chǎn)物一致都是Cu20、 Cu4SO4 (OH) 6 或 Cu2Cl (OH) 3 等產(chǎn)物。(3)重復(fù)試驗表明本方法具有很好的再現(xiàn)性。(4)采用本發(fā)明得到的試驗結(jié)果較好地符合冪指數(shù)規(guī)律Δ W = k · tn，與室外試驗規(guī)律相一致，而且銅及其合金的腐蝕輕重順序室內(nèi)外能保持一致。(5)本發(fā)明應(yīng)用范圍廣，可以適用于銅及其合金的大氣腐蝕研究及其耐蝕性的快速評價。本發(fā)明方法用來模擬濕熱及海洋等不同環(huán)境下金屬材料的大氣腐蝕過程，具有模擬性、加速性和重現(xiàn)性，可以用于研究銅及其合金在不同環(huán)境中的大氣腐蝕行為和規(guī)律，還可以應(yīng)用于各種銅及其合金耐蝕性的快速評價。下面通過附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。


圖1為腐蝕失重與暴露時間的關(guān)系曲線圖。圖2為本發(fā)明實施例1腐蝕失重與試驗時間的關(guān)系曲線圖。圖3為本發(fā)明實施例2腐蝕失重與試驗時間的關(guān)系曲線圖。圖4為本發(fā)明實施例3腐蝕失重與試驗時間的關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式對照例1本發(fā)明建立了一種模擬加速腐蝕試驗方法，模擬銅及其合金在大氣環(huán)境中的腐蝕過程。所要解決的技術(shù)問題是室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗必須滿足模擬性、加速性和重現(xiàn)性三個基本條件，其中最關(guān)鍵的是在滿足加速性和重現(xiàn)性條件的基礎(chǔ)上滿足模擬性條件。表1試驗材料的化學(xué)成分(wt% )
權(quán)利要求
1.一種模擬大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法，其步驟如下(1)將銅或銅合金制備為試驗用試樣；(2)以CuCl2、(NH4)2SO4和NaHSO3的水溶液做為浸漬溶液；(3)將試樣按“浸漬一濕潤一干燥一”順序循環(huán)實驗，根據(jù)具體需要確定單次及總的實驗時間；(4)對經(jīng)過步驟(3)所得的試樣進行處理后，進行腐蝕失重、腐蝕產(chǎn)物及形貌分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法，其特征在于步驟 (1)中，所述試樣材料為銅或銅合金，形狀為板材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法，其特征在于步驟(2)中，所述浸漬溶液中含有0. 01 0. 2mol/L的CuCl2、0. 05 3mol/L的(NH4)2SO4禾口 0. 01 0. 2mol/L 的 NaHS03。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法，其特征在于步驟 (3)中，按“浸漬一濕潤一干燥一”順序循環(huán)，浸漬溫度為25 50°C，濕潤溫度為25 50°C， 干燥溫度為40 70°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模擬銅及其合金大氣腐蝕過程的加速腐蝕試驗方法，其步驟包括(1)將銅或銅合金制備為試驗用試樣；(2)以CuCl2、(NH4)2SO4和NaHSO3的水溶液做為浸漬溶液；(3)將試樣按“浸漬→濕潤→干燥→”順序循環(huán)實驗，根據(jù)具體需要確定單次及總的實驗時間；(4)對經(jīng)過步驟(3)所得的試樣進行處理后，進行腐蝕失重、腐蝕產(chǎn)物及形貌分析等研究。本發(fā)明用來模擬濕熱及海洋等不同環(huán)境下銅及其合金的大氣腐蝕過程，試驗方法具有模擬性、加速性和重現(xiàn)性，可以用于研究銅及其合金在不同環(huán)境中的大氣腐蝕行為和規(guī)律，還可以應(yīng)用于各種銅及其合金耐蝕性的快速評價。
文檔編號G01N17/00GK102466613SQ20101053846
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者溫軍國, 趙月紅, 鄭棄非 申請人:北京有色金屬研究總院