1.4 材料腐蝕速率的表示方法

材料遭受腐蝕后，其質(zhì)量、尺寸、力學(xué)性能、加工性能、組織結(jié)構(gòu)及電極過(guò)程均發(fā)生變化。材料腐蝕程度的大小，根據(jù)腐蝕破壞形式不同而有不同的評(píng)定方法，如可用物理和力學(xué)性能的變化率表示腐蝕的程度。在全面腐蝕情況下通常采用質(zhì)量指標(biāo)、深度指標(biāo)和電流指標(biāo)來(lái)衡量腐蝕程度，并用平均腐蝕速率表示。

1.4.1 失重法與增重法

材料腐蝕速率可以由樣品在腐蝕前后質(zhì)量的變化進(jìn)行評(píng)定。如果根據(jù)質(zhì)量的減少來(lái)測(cè)定，可以用式（1-1）表示其腐蝕速率

式中，ν-為腐蝕速率，g/（m2· h）; m0為樣品腐蝕前的質(zhì)量，g; ml為樣品腐蝕后的質(zhì)量，g; S為樣品表面積，m2; t為腐蝕的時(shí)間，h。

顯然，此法只能在均勻腐蝕并能很好地清除材料表面的腐蝕產(chǎn)物時(shí)采用。當(dāng)材料表面的腐蝕產(chǎn)物全部附在上面或者脫落下來(lái)但能完整收集起來(lái)時(shí)可根據(jù)樣品增重進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)可用式（1-2）表示其腐蝕速率

式中，ν+為腐蝕速率，g/（m2·h）; m2為帶有腐蝕產(chǎn)物的樣品的質(zhì)量，g，應(yīng)將腐蝕產(chǎn)物根據(jù)其成分換算成純物質(zhì)（如金屬）的質(zhì)量。

1.4.2 由腐蝕深度來(lái)表示腐蝕速率

用質(zhì)量變化表示腐蝕速率的方法沒(méi)有將腐蝕深度表達(dá)出來(lái)。從工程應(yīng)用的觀點(diǎn)來(lái)看腐蝕深度或構(gòu)件變薄的程度將直接影響待測(cè)部分的壽命，因此由腐蝕深度表示腐蝕速率更具有實(shí)用意義。

將構(gòu)件的質(zhì)量損失換算成腐蝕深度的公式為

式中，νL為用腐蝕深度表示的腐蝕速率，mm/a（a代表年）; ν-為用質(zhì)量損失表示的腐蝕速率，g/（m2·h）; ρ為金屬密度，g/cm3。

由于腐蝕速率以mm/a表示常帶有小數(shù)，為把小數(shù)變?yōu)檎麛?shù)，工程上常以每年密爾數(shù)表示腐蝕速率（mil/a）。密爾單位與公制單位的換算關(guān)系為：1mil/a=0.025mm/a=25μm/a。

根據(jù)金屬全面腐蝕的材料耐蝕性，按照腐蝕速率，可將金屬的耐蝕性分為十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1-2和表1-3）加以評(píng)價(jià)。

表1-2 金屬耐蝕性的十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表1-3 金屬耐蝕性的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.4.3 由電流密度來(lái)表示腐蝕速率

在均勻腐蝕時(shí)，可以由金屬電化學(xué)腐蝕過(guò)程的陽(yáng)極電流密度的大小來(lái)衡量金屬的電化學(xué)腐蝕速率。由法拉第定律推知，腐蝕速率電流指標(biāo)（即陽(yáng)極電流密度）和腐蝕速率失重指標(biāo)之間關(guān)系如下

式中，Ia為腐蝕速率電流指標(biāo)，即陽(yáng)極電流密度，A/cm2; ν-為腐蝕速率失重指標(biāo)，g/（m2·h）; A為金屬的原子量；n為金屬的化合價(jià)；26.8為法拉第常數(shù)，A·h。

評(píng)定材料腐蝕速率還可以通過(guò)測(cè)定腐蝕前后材料的力學(xué)性能的變化率及材料的電阻變化等來(lái)進(jìn)行。

閱讀材料1-2

環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑耐蝕性的力學(xué)性能指標(biāo)的實(shí)例

在工程修補(bǔ)中，膠粘劑的耐腐蝕性是考慮的重要指標(biāo)之一。表1-4為4種膠粘劑配方。

表1-4 環(huán)氧樹(shù)脂膠粘涂層的配比

試樣尺寸為100mm×25mm×3mm、涂覆厚度為0.1mm、搭接長(zhǎng)度為（20～25）mm ±0.5mm。分別采用機(jī)油、3%鹽酸水溶液、15%氫氧化鈉水溶液和鹽霧4種介質(zhì)進(jìn)行膠粘劑腐蝕試驗(yàn)，經(jīng)浸泡后的試樣測(cè)定拉伸剪切強(qiáng)度的變化。在WE/30型液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸剪切試驗(yàn)，加載速度為10～20mm/min，按式（1-5）計(jì)算膠粘劑的耐蝕性強(qiáng)度保持率

式中，K為粘接強(qiáng)度保持率（%）; σ為耐化學(xué)試劑試驗(yàn)后粘接強(qiáng)度，MPa; σ0為耐化學(xué)試劑試驗(yàn)前常態(tài)下的粘接強(qiáng)度，MPa。

4種膠粘劑在無(wú)介質(zhì)和腐蝕介質(zhì)中的拉伸剪切強(qiáng)度見(jiàn)表1-5。

表1-5 4種膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度MPa

不同配方在不同介質(zhì)中的保持率見(jiàn)表1-6。

表1-6 不同膠粘劑在不同介質(zhì)中的保持率（%）

資料來(lái)源：劉敬福．四種環(huán)氧膠粘劑耐腐蝕性能研究，中國(guó)膠粘劑，2007（7）.

應(yīng)當(dāng)指出，以上腐蝕速率表示法適用于全面腐蝕，局部腐蝕速率不能采用上述表示方法來(lái)表達(dá)。金屬的腐蝕速率一般隨時(shí)間而變化，在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)測(cè)定腐蝕速率隨時(shí)間的變化規(guī)律，選擇合適的時(shí)間以測(cè)得穩(wěn)定的腐蝕速率。高分子材料耐蝕性評(píng)定一般用腐蝕前后材料的質(zhì)量變化及強(qiáng)度變化來(lái)評(píng)價(jià)，質(zhì)量變化及強(qiáng)度變化越小，材料耐蝕性越好，目前世界各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均不統(tǒng)一。無(wú)機(jī)非金屬材料的耐蝕性以其耐酸度、耐堿度和強(qiáng)度變化來(lái)評(píng)定。