工业大气环境下镀锌钢镀层的腐蚀模拟方法和耐蚀性评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锥锋钢的大气腐蚀模拟和评价技术领域，具体涉及一种工业大气环境 下锥锋钢锥层的腐蚀模拟方法和耐蚀性评价方法。
【背景技术】
[0002] 金属材料在使用和服役的过程中，由于其与环境发生化学、电化学或物理作用，不 可避免的会发生腐蚀，如钢铁的生镑。由于腐蚀的自发性和普遍性，造成了巨大的经济损 失。为了提高钢铁的耐蚀性和使用寿命，减小由于腐蚀带来的损失，科研人员研发了多种提 高钢铁耐蚀性的方法。其中锥锋防护方法，由于效果显著、工艺相对简单、价格低廉等特点， 得到广泛应用。
[0003] 锋的标准电极电势为-0. 736V，比铁的电势负，可W起到牺牲阳极保护钢铁的作 用。锋-铁组合成腐蚀电池时，锋发生阳极溶解，将电子提供给铁，使铁避免腐蚀。同时锥锋 层对钢铁基体还有隔离保护作用，隔离大气中的腐蚀介质与钢铁基体反应。锋在中性介质 中容易纯化，具有良好耐蚀性；在碱性介质中也会形成保护性氧化膜，避免锋受到腐蚀。在 大多数自然环境中，锋的腐蚀速度只有钢铁的十分之一到百分之一。锥锋钢的独特之处还 在于：当锥层受到破坏而钢铁受到暴露时，锋层与钢铁基体之间会形成电偶作用提供额外 的保护。根据锥层成分和生产方法，锥锋可W分为许多种。根据生产方法可W分为热浸、电 锥、机械压接、渗锋和热喷涂等。其中热浸和电锥工艺使用最广。
[0004] 金属材料在大气中的腐蚀是一个复杂的过程。影响大气腐蚀的因素很多，总体而 言包括材料自身的因素，如材料的种类、表面状态、制备工艺等；还有环境因素，主要包括温 度、相对湿度、表面润湿时间、污染物等。送些因素的组合影响导致不同地区材料腐蚀速度 差异很大。根据地域或者污染物类别的不同，可W把大气分为乡村大气、城市大气、工业大 气、海洋大气、海洋工业大气等。考虑工业大气环境的典型性和代表性W及腐蚀性相对严 酷，因此，进行金属材料在工业大气环境下的腐蚀研究，是现实的需要。
[0005] 大气环境暴露试验是研究材料大气腐蚀与评价材料耐大气腐蚀性的最基本、最直 接、最常用的方法。其操作简单，试样形状尺寸不受限制；试验的环境和条件与实际使用环 境相同，可真实反映材料在某一环境下的腐蚀状况，实验结果真实可靠；可W用来评估实际 环境下金属的使用寿命，为材料选材、产品设计和防护提供科学依据。大环境暴露试验也存 在一些不足，如；（1)实验的周期太长，不能满足及时需求；（2)由于大气环境千变万化，试 验结果的平行性很差，难W进行更深入的腐蚀机制研究；（3)大气腐蚀中的腐蚀因素不可 控，因此难于评估每个变量所起的作用等。为快速评定材料的耐蚀性和预测其使用寿命，科 研工作者已广泛开展了各种实验室模拟加速试验研究。目前关于锥锋板的耐工业大气环境 腐蚀性评价还没有规范的、标准的方法，因此，开展锥锋板耐工业大气环境腐蚀性评价研究 并建立规范的评价的方法，具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0006] -种工业大气环境下锥锋钢锥层的腐蚀模拟方法，该方法W锥锋钢为试验材料， 采用喷雾/干燥循环腐蚀的方式模拟工业大气腐蚀过程；一个循环周期为12h，其中喷雾 地，干燥化，循环周期的数量根据试验需要确定，即锥锋钢锥层上出现红镑前结束试验或者 出现红镑后结束试验。
[0007] 喷雾和干燥的温度为35°C，喷雾过程的相对湿度为100%，干燥过程的相对湿度 为20%W下。
[0008] 喷雾过程所用模拟工业大气腐蚀介质的喷雾液组成为；NaHSOslO. 41g/L， 化CIO. 585g/l，其余为蒸傭水。
[0009] -种工业大气环境下锥锋钢锥层的耐蚀性评价方法，该方法评价原则为；锥层表 面未出现红镑阶段，W锥锋层的腐蚀速率判断锥层的耐蚀性，腐蚀速率越大，耐蚀性越差； 当锥锋钢出现红镑时，则W红镑出现的时间来判断锥锋层的保护作用，红镑出现时间越早， 红镑面积越大，锥锋钢的锥层保护作用越差。当锥锋钢在同一时间出现红镑时，W红镑面积 大小来判断锥锋层的保护作用。
[0010] W锥锋层的腐蚀速率判断锥层耐蚀性时，所述腐蚀速率获得过程如下：
[0011] 首先计算锥锋钢样不同试验时间的腐蚀失重（至少Η组数据），然后对腐蚀失重 ΔW与腐蚀时间t按ΔW=Α+化公式进行线性拟合，ΔW为腐蚀失重（g/m2)，t为腐蚀时间 化our)，A、B为与试验材料和试验环境有关的常数，由拟合结果获得。W腐蚀时间为横坐标， 腐蚀失重为纵坐标绘制图形，拟合直线的斜率即为腐蚀速率。
[0012] 本发明的优点及有益效果是：
[0013] 本发明可用来模拟工业大气腐蚀过程，具有模拟性、加速性和重现性，可用于快速 评价锥锋层在工业大气环境下的耐蚀性，为合理选用锥锋防护W及预测其保护寿命提供依 据。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明实施例1中E、I和J组中锥锋钢的腐蚀失重与腐蚀时间的关系曲 线；其中；(a化组；化）1组；（c)J组。
[0015] 图2为己钢厂不同锥锋钢腐蚀后的宏观形貌照片，从左到右腐蚀时间依次为： 24h.48h.72h
[0016] 图3为甲钢厂不同锥锋钢腐蚀后的宏观形貌照片，从左到右腐蚀时间依次为： 24h.48h.72h
【具体实施方式】
[0017] 本发明首先对工业大气环境下锥锋钢锥层的腐蚀进行模拟，然后建立了一种快速 评价锥锋钢锥层在工业大气环境下耐蚀性的试验方法。可针对不同生产厂的锥锋板、或同 一生产厂的不同批次的锥锋板或不同表面处理的锥锋板等，快速评价锥锋层在工业大气环 境下耐蚀性和保护寿命。根据工业大气环境特点，复合腐蚀溶液WNa服〇3为主，同时加少 量化C1，通过喷雾/干燥循环模拟工业大气腐蚀过程。通过喷雾/干燥循环模拟工业大气 腐蚀过程，其中：一个循环周期为12h，其中喷雾地，干燥化；喷雾和干燥的温度为35°C，喷 雾过程的相对湿度为100%，干燥过程的相对湿度为20%w下；喷雾过程所用模拟工业大 气腐蚀介质的喷雾液组成为；NaHSOslO. 41g/l，化CIO. 585g/l，其余为蒸傭水。
[0018] 对试样腐蚀结果，利用腐蚀速率分析和宏观形貌分析，快速评价锥锋层的耐蚀性 和保护作用。评价的原则为：未出现红镑阶段，W锥锋层的腐蚀速率判断锥层的耐蚀性，腐 蚀速率越大，耐蚀性越差；当锥锋钢出现红镑时，则W出现的时间来判断锥锋层的保护作 用，同一时间出现红镑W红镑面积大小来判断。红镑出现时间越早，红镑面积越大，锥锋钢 的锥层保护作用越差。
[0019] W甲钢厂和己钢厂提供的各类锥锋钢为例。具体种类和编号见表1。根据不同需 要，将材料切割成不同尺寸。其中腐蚀失重分析的试样尺寸为50mmX50mm;表面形貌分析 的试样尺寸为20mmX20mm。所有试样都经过丙丽除油，酒精冲洗，吹干置于干燥器中待