工程材料在使用时,一定要考虑材料在相应工况环境下的耐蚀能力。也就是说,材料在此环境下是否会发生严重的腐蚀,从而导致工程结构的失效。因此,如何评价在工况环境下,材料表面腐蚀的形态、腐蚀的速度就显得非常具有现实的工程意义。
概括起来,工程材料的耐腐蚀性能的评价方法可以分为三大类:重量法、表面观察法和电化学测试法。
重量法
重量法是材料耐蚀能力的研究中最为基本,同时也是最为有效可信的定量评价方法。尽管重量法具有无法研究材料腐蚀机理的缺点,但是通过测量材料在腐蚀前后重量的变化,可以较为准确、可信的表征材料的耐蚀性能。也正因为如此,它一直在腐蚀研究中广泛使用,是许多电化学的、物理的、化学的现代分析评价方法鉴定比较的基础。
重量法分为增重法和失重法两种,他们都是以试样腐蚀前后的重量差来表征腐蚀速度的。前者是在腐蚀试验后连同全部腐蚀产物一起称重试样,后者则是清除全部腐蚀产物后称重试样。当采用重量法评价工程材料的耐蚀能力时,应当考虑腐蚀产物在腐蚀过程中是否容易脱落、腐蚀产物的厚度及致密性等因素后,在决定选取哪种方法对材料的耐蚀性能进行表征。对于材料的腐蚀产物疏松、容易脱落且易于清除的情况,通常可以考虑采用失重法。例如,通过盐雾试验评价不同镁合金的耐蚀性能时,就通常采用失重法, 图1。
而对于材料的腐蚀产物致密、附着力好且难于清除的情况,例如材料的高温腐蚀,通常可以考虑采用增重法图2。
表面观察法
宏观观察
就是对材料在腐蚀前后及去除腐蚀产物前后的形态做肉眼分析,还应该注意腐蚀产物的形态和分布,以及他们的厚度、颜色、致密度和附着性;同时还应该注意腐蚀介质中的变化,包括溶液的颜色,腐蚀产物在溶液中的形态、颜色、类型和数量等。虽然这种观察是很粗糙的,但任何精细的服饰研究都辅以这种方法。
显微观测
就是对受腐蚀的试样进行金相检查或断口分析,或者用扫描电镜、透射电镜、电子探针等做微观组织结构和相成分的分析,据此可研究微细的腐蚀特征和腐蚀动力学。
一些工程材料中,常见腐蚀形态的显微形貌如图所示。
对受腐蚀的试样进行显微观察时,需要注意的几点是:
第一,在观察表面形貌时,特别是一些局部腐蚀的形貌时,一定要注意腐蚀截面形貌的观察。这是因为局部腐蚀可能在材料表面所造成的腐蚀并不很显著,而在材料的内部发展。不锈钢等材料的点蚀就是一例