專利名稱：：一種連續(xù)監(jiān)測金屬材料微區(qū)腐蝕深度分布的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種連續(xù)監(jiān)測金屬材料微區(qū)腐蝕深度分布的方法，特別涉及一種直接、連續(xù)監(jiān)測板狀金屬材料微區(qū)的方阻，獲得板狀金屬材料腐蝕深度分布的方法。
背景技術(shù)：
：目前在國內(nèi)外，金屬在土壤和混凝土中微區(qū)腐蝕的直接、連續(xù)監(jiān)測方法基本是空白?，F(xiàn)行的掩埋實驗法實驗周期長，且只能獲得掩埋過程中的幾個平均數(shù)據(jù)，不能獲得腐蝕過程中試樣表面不同區(qū)域的腐蝕數(shù)據(jù)，且不能體現(xiàn)腐蝕過程中，由于環(huán)境因素的變化而引起的腐蝕行為的變化，這對研究金屬土壤腐蝕和鋼筋混凝土腐蝕的機理和過程是不利的。由于土壤和混凝土物理和化學(xué)性狀的特殊性，許多物理監(jiān)測方法均對其無能為力，電化學(xué)方法雖然能夠獲取一些數(shù)據(jù)，但不能連續(xù)監(jiān)測，且所得數(shù)據(jù)與實際腐蝕深度分布的相關(guān)性差距很大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)監(jiān)測金屬材料微區(qū)腐蝕深度分布的方法。通過直接、連續(xù)測量金屬材料微區(qū)的方阻，獲得板狀金屬材料微區(qū)在環(huán)境中連續(xù)的腐蝕深度分布，對監(jiān)測和研究金屬材料在土壤、混凝土等環(huán)境中的腐蝕中間過程和腐蝕機理，具有重要的理論和應(yīng)用價值。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，直接、連續(xù)測量板狀金屬微區(qū)方阻的方法為四探針法，測量裝置由探針、探針夾具、微歐儀、導(dǎo)線、彈性插頭組成，其特征是測量方法步驟如下①將所測量的板狀金屬材料表面用120(WSiC砂紙打磨干凈，用酒精清洗其表面后，用電吹風(fēng)吹干；②將樣品固定在測量探針夾具上；(D采用四個彈性插頭分別將四根銅質(zhì)導(dǎo)線的一端連接后插入探針夾具中的四個銅質(zhì)探針連接管內(nèi)，使這四個插頭呈矩形分布，再采用四個彈性插頭將這四根銅質(zhì)導(dǎo)線的另一端連接后，分別連接在微歐儀上的兩個電流輸出端子和兩個電壓輸入端子上；④將被測金屬樣品置于一定的腐蝕環(huán)境中；⑤利用四探針方法，監(jiān)測并記入試樣表面不同微區(qū)的方阻變化；⑥根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)，計算金屬表面不同微區(qū)的腐蝕深度分布。本方法所測金屬形狀為板狀，其厚度在0.1-10.0mm之間，所能監(jiān)測的最小腐蝕量約為300-500納米。采用金屬方阻精密測量方法配合金屬微區(qū)方阻測量夾具，可以建立一種金屬材料在土壤和混凝土等環(huán)境中，板狀金屬微區(qū)腐蝕深度分布的直接、連續(xù)監(jiān)測方法。隨著最近幾年微電子技術(shù)的發(fā)展，采用四線制微歐儀測量金屬方阻的分辨率可高達0.1微歐。以厚度為1毫米的A3碳鋼為例，在3mmX3mm的范圍內(nèi)，1微米的腐蝕深度將導(dǎo)致約0.2-0.3微歐的方阻變化量，即其腐蝕深度為300-500納米左右的變化量時就可以被監(jiān)測到。對于H20、M16、X60及X70等鋼種在酸性土壤和混凝土中每年大于10微米的腐蝕量來講，每年至少可獲得20組以上的連續(xù)監(jiān)測的微區(qū)腐蝕深度分布的數(shù)據(jù)。因此，采用此法可以直接、連續(xù)地監(jiān)測板狀金屬在土壤和混凝土等環(huán)境中發(fā)牛腐蝕時，不同微小區(qū)域的腐蝕深度分布，對深入研究金屬材料微區(qū)腐蝕行為與自然環(huán)境變化的關(guān)系，探討其腐蝕機理，監(jiān)測其服役性能和預(yù)測其服役壽命，均具有重要的理論和應(yīng)用意義。本發(fā)明是一種連續(xù)監(jiān)測板狀金屬材料微區(qū)腐蝕深度分布的方法，此法可以直接、連續(xù)地監(jiān)測金屬在土壤、混凝土環(huán)境中的微區(qū)腐蝕深度分布。本發(fā)明克服了常規(guī)埋藏實驗法和電化學(xué)方法等研究金屬土壤腐蝕和鋼筋混凝土腐蝕的缺點，填補了金屬土壤腐蝕、鋼筋混凝土腐蝕直接、連續(xù)監(jiān)測微區(qū)腐蝕深度分布的空白，具有廣闊的應(yīng)用前景、重大的經(jīng)濟和社會價值。圖1為本發(fā)明的金屬微區(qū)方阻測量、裝置結(jié)構(gòu)具體實施方法如圖1所示，直接、連續(xù)測量板狀金屬微區(qū)方阻的方法為四探針法，測量裝置由探針l、探針夾具2、微歐儀3、導(dǎo)線4、彈性插頭5組成，其特征是測量方法步驟如下①將所測量的板狀金屬材料表面用1200^SiC砂紙打磨干凈，用酒精清洗其表面后，用電吹風(fēng)吹干；②將樣品固定在測量探針夾具2上；③采用四個彈性插頭5分別將四根銅質(zhì)導(dǎo)線4的一端連接后插入探針夾具2中的四個銅質(zhì)探針1連接管內(nèi)，使這四個插頭呈矩形分布，再采用四個彈性插頭5將這四根銅質(zhì)導(dǎo)線的另一端連接后，分別連接在微歐儀3上的兩個電流輸出端子和兩個電壓輸入端子上；④將被測金屬樣品置于一定的腐蝕環(huán)境中；⑤利用四探針方法，監(jiān)測并記入試樣表面不同微區(qū)的方阻變化；⑥根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)，計算金屬表面不同微區(qū)的腐蝕深度分布。實施例1板狀A(yù)3鋼在0.5M/L和1.0M/LH2SO4中不同微區(qū)的腐蝕監(jiān)測試樣尺寸為長227.1mm，寬140.0mm，厚度為2.0mm。為了測試不同微區(qū)腐蝕深度，將所測區(qū)域用石蠟分成2個區(qū)域，分別注入濃度為0.5M/L和1.0M/LH2SO4。為/驗證方阻法測量金屬腐蝕厚度的準確性，對2個尺寸為t々20mm，寬14mm，厚度為0.6mm的A3鋼小試樣在上述條件下，腐蝕一定時間后，用乙醇清洗其表面并吹干，進行質(zhì)量測量，將失重法獲得的試驗腐蝕深度與用方阻法測得的腐蝕深度進行比較，評價方阻測量腐蝕深度的準確性。板狀A(yù)3鋼J(2132)微區(qū)在0.5M/LH2S04中的腐蝕數(shù)據(jù)和J(2435)微區(qū)在l.OM/LH2S04中的腐蝕數(shù)據(jù)與失重法獲得的腐蝕數(shù)據(jù)(探針間距3.0mm)分別如表1和表2所示。表1板狀A(yù)3鋼J(2132)微區(qū)在0.5M/LH2S04中的腐蝕數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2板狀A(yù)3鋼J(2435)微區(qū)在l.OM/LH2S04中的腐蝕數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從表1和表2可以看出，方阻法計算的腐蝕深度與失重法計算的腐蝕深度相近，說明用方阻法測量板狀金屬微區(qū)腐蝕深度是可行的。實施例2板狀A(yù)3鋼在江西紅壤中不同微區(qū)的腐蝕監(jiān)測試樣尺寸為長225.4mm，寬154.0mm，厚度為0.8mm，將100g紅壤用蒸餾水調(diào)成糊狀，置于試樣上，每隔2天測一次數(shù)據(jù)，每隔2天加5ml蒸餾水，以保持其水分，腐蝕時間10天，探針間距3.0mm。為了驗證方阻法測量金屬腐蝕厚度的準確性，對2個尺寸為直徑10mm，高6mm的A3鋼小試樣進行失重試驗。試驗結(jié)束后，用乙醇清洗其表面并吹干，進行質(zhì)量測量，將失重法獲得的試驗腐蝕深度與用方阻法測得的腐蝕深度進行比較，評價方阻測量腐蝕深度的準確性。板狀A(yù)3鋼微區(qū)在酸性紅壤中的腐蝕數(shù)據(jù)和形貌如表3所示，表3板狀A(yù)3鋼在酸性紅壤中微區(qū)腐蝕數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>失重實驗樣品增重分別為16.0mg和11.2mg，計算腐蝕深度分別為6.52pm和4.72pm。方阻法測量的微區(qū)腐蝕深度與失重測得的平均腐蝕深度相符。實施例3板狀45#鋼在鋼筋混凝土中的微區(qū)腐蝕監(jiān)測試樣尺寸為長225.4mm，寬154.0mm，厚度為0.8mm，將40g325弁海螺牌水泥，30克干凈的細沙用適量的蒸熘水調(diào)配，置于試樣上，每隔2天測一次數(shù)據(jù)，腐蝕時間10天，探針間距3.0mm。板狀45#鋼微區(qū)在混凝土中的腐蝕數(shù)據(jù)和形貌如表4所示。表4板狀45#鋼在混凝土中微區(qū)腐蝕數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種連續(xù)監(jiān)測金屬材料微區(qū)腐蝕深度分布的方法，測量裝置由探針、探針夾具、微歐儀、導(dǎo)線、彈性插頭組成，其特征是測量方法步驟如下1>將所測量的板狀金屬材料表面用1200#SiC砂紙打磨干凈，用酒精清洗其表面后，用電吹風(fēng)吹干；2>將樣品固定在探針夾具上；3>采用四個彈性插頭分別將四根銅質(zhì)導(dǎo)線的一端連接后插入探針夾具中的四個銅質(zhì)探針連接管內(nèi)，使這四個插頭呈矩形分布，再采用四個彈性插頭將這四根銅質(zhì)導(dǎo)線的另一端連接后，分別連接在微歐儀上的2個電流輸出端子和2個電壓輸入端子上；4>將被測金屬樣品置于一定的腐蝕環(huán)境中；5>利用四探針方法，監(jiān)測并記入試樣表面不同微區(qū)的方阻變化；6>根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)，計算金屬表面不同微區(qū)的腐蝕深度分布。2、如權(quán)利要求1所述一種連續(xù)監(jiān)測金屬材料微區(qū)腐蝕深度分布的方法，其特征在于所測量的金屬為板狀，厚度在0.1-10.0mm之間，最小時間間隔為lh。3、如權(quán)利要求1所述一種連續(xù)監(jiān)測金屬材料微區(qū)腐蝕深度分布的方法，其特征在于連續(xù)測量金屬微區(qū)腐蝕深度的腐蝕環(huán)境包括土壤、混凝土等。全文摘要一種連續(xù)監(jiān)測金屬材料微區(qū)腐蝕深度分布的方法，測量金屬方阻采用四探針法，測量裝置由被測板狀金屬、夾具、微歐儀、導(dǎo)線、彈性插頭組成，被測金屬形狀為板狀，厚度在0.1-10.0mm之間，所能監(jiān)測的最小腐蝕深度約300-500納米。本發(fā)明特別適用于連續(xù)監(jiān)測金屬在土壤和混凝土中的微區(qū)腐蝕深度分布。另外，對于類似環(huán)境如油氣管道、化工裝置內(nèi)部、海水等亦具有應(yīng)用前景。文檔編號G01N27/20GK101393155SQ20081010731公開日2009年3月25日申請日期2008年10月30日優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日發(fā)明者馮長杰,楠杜,晴趙申請人:南昌航空大學(xué)