10、金属腐蚀评估的实验与计算方法

金属腐蚀评估的实验与计算方法

1. 引言

腐蚀是金属结构与环境逐渐相互作用而导致的自然现象，自工业革命金属成为制造核心以来，一直给工业带来负担。随着工业化发展，腐蚀造成的经济损失不断增加，因此金属腐蚀研究对工业和学术领域都至关重要。研究合金腐蚀不仅能了解其性能，还能为防腐蚀措施提供数据。本文将详细介绍研究金属样品腐蚀的多种方法，包括化学、电化学、表面和量子化学方法。

化学方法主要是重量法，通过将金属样品暴露在不同温度和时间的腐蚀性电解质中，研究金属腐蚀的本质和防腐蚀措施的效果，还能得到活化能、焓和熵以及缓蚀剂吸附性质等信息。电化学方法则反映腐蚀过程中电化学性质的变化，主要包括开路电位（OCP）、电化学阻抗谱（EIS）和动电位极化研究。OCP研究反映腐蚀系统在平衡时的稳定电位，EIS技术用于分析金属 - 电解质界面的电荷转移，动电位极化研究通过分析阴极和阳极曲线提供腐蚀过程的详细信息。表面分析方法如FE - 扫描电子显微镜（FESEM）和原子力显微镜（AFM）用于研究腐蚀前后金属表面的变化，而能量色散X射线光谱（EDX）、X射线光电子能谱（XPS）和FT - IR研究则用于确定表面化学成分。量子化学分析可研究缓蚀剂在金属表面的吸附，常用软件有Gaussian和Materials Studio。

2. 化学方法

2.1 重量法

重量法是最简单的腐蚀分析方法之一。具体操作步骤如下：
1. 将金属板切割成所需尺寸的小试样。
2. 用不同等级的砂纸彻底打磨试样，去除表面瑕疵。
3. 用有机溶剂对打磨后的试样进行脱脂处理。
4. 在真空下干燥试样，去除吸附的溶剂。
5. 将处理后的试样在不同温度