[發(fā)明專利]一種評(píng)定金屬腐蝕產(chǎn)物膜有效孔隙率的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310240523.9
• 申請(qǐng)日: 2013-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103308439A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高克瑋;屈少鵬;李曉;龐曉露;王燕斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料的測(cè)試和分析方法，特別涉及一種評(píng)定金屬腐蝕產(chǎn)物膜有效孔隙率的方法。

背景技術(shù)

材料、能源和信息是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大支柱，材料作為物質(zhì)基礎(chǔ)在人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)中起著重要的作用。然而，腐蝕作為材料最常見(jiàn)的三大失效形式之一，一直以來(lái)是材料不得不考慮的一個(gè)問(wèn)題。金屬材料的腐蝕尤其突出，每年由于金屬材料腐蝕使大約10^-20%的金屬損失掉。世界各國(guó)每年因腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占其國(guó)民生產(chǎn)總值的1^-5%（柯偉，中國(guó)腐蝕調(diào)查報(bào)告，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003）。隨著金屬腐蝕過(guò)程的發(fā)生，在金屬腐蝕表面上往往會(huì)形成一層腐蝕產(chǎn)物，這些腐蝕產(chǎn)物膜的存在會(huì)影響金屬的腐蝕行為。通常，腐蝕產(chǎn)物膜的孔隙率越小，其對(duì)金屬基體的保護(hù)性越好，對(duì)應(yīng)的金屬腐蝕速率也越小。

目前，測(cè)定金屬材料腐蝕產(chǎn)物膜孔隙率的方法為BET氮?dú)馕椒ǎ⊿rdjanNesic,Kun-Lin?John?Lee,Vukan?Ruzic,A?mechanistic?model?of?iron?carbonate?film?growth?and?the?effect?on?CO₂corrosion?of?mild?steel,Corrosion/2002,paper?No.237,NACE,Houston,TX,2002）。但是，這種方法測(cè)量的是腐蝕產(chǎn)物膜中的所有孔隙的孔隙率，從電化學(xué)腐蝕過(guò)程的本質(zhì)考慮，這種方法測(cè)得的孔隙率不能科學(xué)得評(píng)定腐蝕產(chǎn)物膜的保護(hù)性，因?yàn)樵诟g產(chǎn)物膜中，存在的孔隙不是所有的都能使腐蝕介質(zhì)與金屬基體接觸，因此，這樣的孔隙即使大量存在在腐蝕產(chǎn)物膜中，也不會(huì)使腐蝕進(jìn)一步發(fā)生。也就是說(shuō)，只有能使腐蝕介質(zhì)與金屬基體接觸的孔隙才是腐蝕產(chǎn)物膜的有效孔隙，這些有效孔隙的存在才會(huì)使腐蝕進(jìn)一步發(fā)生，因此，科學(xué)的評(píng)價(jià)腐蝕產(chǎn)物膜的有效孔隙的有效孔隙率，對(duì)評(píng)估腐蝕產(chǎn)物膜的保護(hù)性及理解金屬腐蝕行為有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，從腐蝕本質(zhì)出發(fā)，用金屬置換溶液對(duì)腐蝕后的樣品進(jìn)行處理，并對(duì)處理前后的腐蝕產(chǎn)物膜進(jìn)行XRD物相分析，從而得到腐蝕產(chǎn)物膜的有效孔隙率。使測(cè)定金屬材料腐蝕產(chǎn)物膜孔隙率的方式更加經(jīng)濟(jì)、快速、簡(jiǎn)易。

為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種評(píng)定金屬腐蝕產(chǎn)物膜有效孔隙率的方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、獲取經(jīng)過(guò)腐蝕的帶有腐蝕產(chǎn)物膜的金屬樣品；

步驟二、配置能與所述金屬樣品中的金屬基體發(fā)生置換反應(yīng)的金屬置換溶液；

步驟三、將所述帶有腐蝕產(chǎn)物膜的金屬樣品浸沒(méi)在所述金屬置換溶液后清洗，獲取帶有處理后腐蝕產(chǎn)物膜的金屬樣品，其中，處理后腐蝕產(chǎn)物膜包括腐蝕產(chǎn)物和從金屬置換溶液中置換出的置換金屬X；

步驟四、計(jì)算所述處理后腐蝕產(chǎn)物膜中置換金屬X的特征峰值與腐蝕產(chǎn)物的特征峰值的比值，并根據(jù)所述比值獲取所述處理后腐蝕產(chǎn)物膜中置換金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

步驟五、利用如下公式計(jì)算腐蝕產(chǎn)物膜有效孔隙率：

ϵ*=WX/ρXWX/ρX+(1-WX)/ρscale]]>

其中：ε^*為腐蝕產(chǎn)物膜有效孔隙率；W_X為處理后腐蝕產(chǎn)物膜中置換金屬X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；ρ_X為置換金屬X的密度；ρ_scale為腐蝕產(chǎn)物的密度。

優(yōu)選地，所述金屬樣品的金屬基體為鐵、鎂、鋁、鋅或銅；腐蝕產(chǎn)物膜中的腐蝕產(chǎn)物為碳酸亞鐵、碳酸鎂或γ-FeOOH。