材料的环境作用与电化学综合实验.pptx

材料的环境作用与电化学综合实验 一、实 验 规 则 每次实验前认真阅读实验说明书。了解实验内容、目的。复习有关理论。进入实验室后务必保持肃静，爱护仪器设备，注意安全，遵守操作规程。未经教师许可不得动用其它设备，发生事故立即报告老师。实验过程中认真观察实验现象，真实地记录实验数据，实验结果经教师审查合格后，才能结束实验。不合格者应重做或补做。实验完毕清理好实验场地。认真编写实验报告，按时交给老师评阅。 二、实 验 内 容 环境腐蚀因素的电化学测定综合实验 ；材料环境失效动力学的电化学测试方法；电化学阻抗谱法研究不同材料的环境失效行为综合实验；材料表面防护膜层环境失效评定方法的综合实验 实验一：环境腐蚀因素的电化学测定综合实验1、实验目的 了解和掌握不同环境条件对常用金属材料腐蚀的影响及其评定方法 了解影响材料腐蚀失效的几种主要环境因素 掌握主要环境因素之一－溶液pH值的测试方法2、实验内容选取不同材料、不同介质分别进行以下实验：2.1 用酸度计测量所选介质的pH值；2.2 采用浸泡实验观察试验材料在不同介质中的腐 蚀形态，判断腐蚀类型；2.3 测量发生均匀腐蚀材料的失重或增重，计算腐蚀速度；2.4 测量试验材料在不同介质中的φ －t曲线。3、实验原理3.1 腐蚀的基本概念： 各种材料，无论是金属还是非金属都会在环境（大气、海水、土壤、光照、温度和应力等）的作用下发生恶化变质、性能降低以致完全失效。这种物质与周围环境作用而导致变质和破坏的现象称为材料的腐蚀。 钢铁生锈、铝锅穿孔，橡胶管老化开裂等等都是常见的腐蚀实例。例如，将金属Fe 放在酸性溶液中，铁会自动溶解，同时放出氢气：Fe + 2H+ → Fe2+ +H2 这是铁自溶解的腐蚀反应。从电化学角度来讲，Fe / 溶液界面同时发生了两个电极反应：Fe → Fe 2＋ ＋2e2H＋ ＋2e → H2 对于铁的溶解，Fe是阳极，对于H2 在Fe上的析出，Fe 又是阴极。铁的溶解和H＋的还原是同时存在的电极反应，称为共轭反应。因此，在金属电化学腐蚀中，阳极反应的通式：M → Mn+ +ne 常见的阴极反应则有以下几种类型：氢离子还原（析氢）反应和氧还原（吸氧）反应 3.2 影响材料腐蚀的主要因素 ： 材料的性质； 介质的影响：氧化剂和溶解氧、介质的pH值、介质中的盐类及浓度、介质温度 、介质流动及其它一些因素；3.3 评定腐蚀的方法： 重量法： V失 = （W0-W1）/St， V增 = （W2-W0）/St及D深 = ＝ 8.76 ；电化学方法 ；表面状态的观察 ；通过空间体积的变化定性评定材料腐蚀的程度。4、实验条件 4.1 材料：碳钢、不锈钢、铝合金、锌、纯铜、自备材料；4.2 环境条件： H2SO4（20％） HNO3（20％，60％） H2O (去离子水或自来水) NaCl (3％，20％) NaOH (0.5％, 5％) 温度：25℃，50℃4.3 仪器：PHS-3C 酸度计 电子天平（精确到0.1mg） 数字电压表。5、实验步骤 5.1 腐蚀形态的观察及腐蚀速度测量试样准备：准备三种待测溶液和6块同一种待测材料，试样尺寸为50mmX20mmX2mm，将试样打号以示区别。用360#水砂纸、600#水砂纸打磨至均匀光亮；游标卡尺准确测量试样尺寸，根据测量结果准确计算每块试样的面积，作好记录；试样表面用去污粉除油，自来水冲洗干净，滤纸吸干，吹风机反复吹干，使试样完全干燥冷却；将干燥后的试样于天平上称重，准确度应达到0.1mg；将三种待测溶液分别量取800ml于1L烧杯中，将试样按编号分成3组，每两个一组，用塑料丝悬挂浸入待测溶液中，注意待测试样应全部浸入溶液，每个试样浸入深度要大体一致，试样上端应在液面下20mm；自试样浸入溶液开始记录时间，观察试样表面变化及溶液介质变化情况，1小时后取出，用自来水清洗干净；观察腐蚀产物的颜色、分布情况及与表面结合是否牢固;对于腐蚀产物易清洗的试样，在产物清洗液中清除腐蚀产物，除净后用流动自来水和蒸馏水将试样清洗干净，滤纸吸干，吹风机反复吹干，冷却；观察腐蚀形态，干燥后的试样再次在天平上称重，作记录；根据计算公式计算腐蚀速率及年腐蚀深度。5.2 试验溶液pH值的测定 以PHS-3C 酸度计为例说明： 开机：打开电源开关，指示灯亮，预热30分钟；标定: 测量：将电极用蒸馏水冲洗并用滤纸吸干，插入待测溶液中，摇动烧杯，使溶液均匀，在显示屏上读取溶液的pH值。测量完后用蒸馏水清洗电极头部，并用滤纸洗干。5.3 φ－t曲线的测定试样准备：准备2-3种待测材料各3块，用360＃水砂纸、600＃水砂纸打磨至均匀光亮，用去污粉除油，蒸馏水冲洗，滤纸吸干；室温下将待测试样分别浸入三种不同的试验溶液，自试样浸入溶