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实验一 失重法测定金属腐蚀速度
一、实验目的：
1、通过实验进一步了解金属腐蚀现象和原理，了解某些因素（如不同介质，介质的浓度以及是否加有缓蚀剂等）对金属腐蚀速度的影响。 2、掌握失重法测定金属腐蚀速度的方法。 二、实验原理：
目前测定腐蚀速度的方法很多，如重量法、电流密度法、极化曲线法、线性极化法等。所谓重量法，就是试验金属材料在一定的条件下（一定的温度、压力、介质浓度等）经腐蚀介质一定时间的作用后，比较腐蚀前后该材料的重量变化从而确定腐蚀速度的一种方法。
对于均匀腐蚀，根据腐蚀产物容易除去或完全牢固地附着在试样表面的情况，可分别采用单位时间、单位面积上金属腐蚀后的重量损失或重量增加来表示腐蚀速度：
K?W0?W S?t式中：
K――腐蚀速度，克/米2.小时（K为负值时为增重腐蚀产物未清除） s――试样面积，米2
t――试验时间，小时
W0――试验前试片的重量，克
W――试验后试片的重量，克（清除腐蚀产物后）
对于均匀腐蚀的情况，以上腐蚀速度很容易按下式换算成以深度表示的腐蚀速度：
Kd?式中：
24?365KK??8.76 1000??Kd——年腐蚀深度，毫米/年 ρ——试验金属的密度，克/厘米3。
重量法是一种经典的试验方法，然而至今仍然被广泛应用，这主要是因为试验结果比较真实可靠，所以一些快速测定腐蚀速度的实验结果还常常需要与其对照。
重量法又是一种应用范围广泛的实验方法，它适用于室内外多种腐蚀实验，可用于评定材料的耐蚀性能。评选缓蚀剂，改变工艺条件时检查防腐效果等。重量法是测定金属腐蚀速度的基础方法，学习掌握这一方法是十分必要的。
但是，应当指出，重量法也有其局限性和不足。首先，它只考虑均匀腐蚀的情况，而不考虑腐蚀的不均匀性；其次，对于失重法很难将腐蚀产物完全除去而不基体金属，往往由此造成误差，对于晶间腐蚀的情况，由于腐蚀产物残留在样品中不能除去，如果用重量法测定基腐蚀速度，肯定不能说明实际情况，另外对于重量法要想做出K-t曲线往往需要大量的样品和冗长的试验周期。
本实验是碳钢在敞开的酸溶液中的全浸试验，用重量法测定其腐蚀速度。 金属在酸中的腐蚀一般是电化学腐蚀，由于条件的不同而呈现出复杂的规律。酸类对于金属的腐蚀规律很大程度上取决于酸的氧化性。非氧化性的酸，如盐酸，其阴极过程纯粹是氢去极化过程；氧化性的酸，其阴极过程则主要是氧化剂的还原过程。
然而，我们不可能把酸类截然分为氧化性酸与非氧化性酸。如当硝酸比较稀时，碳钢的腐蚀速度随酸浓度的增加而增加，是氢去极化腐蚀，当硝酸浓度超过30%时，腐蚀速度迅速下降，浓度达到40%时，腐蚀速度降到最小成为氧化性的酸，此时碳钢在硝酸中的腐蚀的阴极过程是：
NO3-+2H++2e――→NO2-+H2O
低碳钢在25℃时腐蚀速度与硝酸浓度的关系如图1-1所示。
图1-1低碳钢在25℃时腐蚀速度与硝酸浓度的关系 酸中加入适量缓蚀剂能阻止金属腐蚀或降低金属腐蚀速度。 三、实验内容与步骤： （一）试样的准备工作：
1、每组自实验室领取八块长方形碳钢（A2）试样，其尺寸为50x25x(2-3)mm。
2、 为了消除金属表面原始状态的差异，以获得均一的表面状态。试样需要打磨。 3、试样编号，用钢印将试样打上号码，以示区别。
4、 准确测量试样尺寸，用游标卡尺准确测量试样尺寸，计算出试样面积，并将数据记录在表1－1中。
5、 试样表面除油，首先用毛刷，软布在流水中清除试样表面粘附的残屑、油污，然后用丙酮清洗脱脂用滤纸吸干，经除油后的试样避免再用手摸，用干净纸包好，放入干燥器中干燥24小时。
6、 将干燥后的试样放在分析天平上称重，准确度应达0.1毫克，称量结果记录在表1－2中。
（二）腐蚀实验：
1、分别量取800ml下列溶液：
20%H2SO4（用GB625-77《化学试剂》优质纯H2SO4比重1.84 20% H2SO4 +硫脲10克/升 20%HNO3
60% HNO3
将其分别放在四个1000ml预先冲洗干净的烧杯中。
2、将试样按编号分成四组（每组两片），用尼龙丝悬挂，分别浸入以上四个烧杯中。试样要全部浸入溶液，每个试样浸泡浓度要求大体一样，上端应在液面以下20mm。
3、自试样浸入溶液时开始记录腐蚀时间，半小时后，将试样取出，用水清洗。 （三）腐蚀产物的去除：
腐蚀产物的清洗原则是应除去试样上所有的腐蚀产物，而只能去掉最小量的基本金属。通常去除腐蚀产物的方法有机械法、化学法及电化学方法。本实验试采用机械法和化学法。
2、化学法除锈。目前化学法除锈常用的试剂很多，对于铁和钢来说主要有： （1） 20%NaOH+200g/L锌粉，沸腾5分钟。
（2） 浓HCl+50g/l SnCl2+20g/l SbCl3 ,冷，直至干净。
（3） 12%HCl+0.2% As2O3 +0.5% SnCl2+0.4%甲醛，50℃，15~40分钟。 （4） 10%H2SO4+0.4%甲醛，40-50℃10分钟。 （5） 12%HCl+1~2%乌洛托品，50℃或常温。 （6） 饱和氯化铵+氨水，常温，直至干净。
本实验采用：
12%HCl+1～2%六次甲基四胺（乌洛托品），50℃或常温，此法效果是空白小、除锈快，经除锈后样品表面稍发黑。
3、除净腐蚀产物后，用水清洗试样（先用自来水后用去离子水）。再用丙酮擦洗、滤纸吸干表面，用纸包好，放在干燥器内干燥24小时。
4、干燥后的试样称重。结果记录在表1-2中。 四、实验用仪器设备、工具、药品：
钢印、榔头、游标卡尺、毛刷、干燥器、分析天平、烧杯、量筒、时钟、搪瓷盘、温度计、电炉、玻璃棒、镊子、滤纸、尼龙丝。
丙酮、去离子水，20%H2SO4， 20%H2SO4+硫脲10克/升，20%HNO3，60% HNO2，12%HCl+1～2%六次甲基四胺。
五、试验结果的评定：
金属腐蚀性能的评定方法分为定性及定量两类。 （一）定性评定方法：
1、观察金属试样腐蚀后的外形，确定腐蚀是均匀的还是不均匀的，观察腐蚀产物的颜色，分布情况及金属表面结合是否牢固。
2、观察溶液颜色有否变化，是否有腐蚀产物的沉淀。 （二）定量评定方法：
如果腐蚀是均匀的，可根据（1－1）式计算腐蚀速度，并可根据（1－2）式换算成年腐蚀深度。根据下式计算20% H2SO4加硫脲后的缓蚀率：
g?K?K??100% K式中：K――为未加缓蚀剂时的腐蚀速度。 K?――为加入缓蚀剂时的腐蚀速度。