专利名称：：一种连续监测金属材料微区腐蚀深度分布的方法
技术领域：
：本发明涉及一种连续监测金属材料微区腐蚀深度分布的方法，特别涉及一种直接、连续监测板状金属材料微区的方阻，获得板状金属材料腐蚀深度分布的方法。
背景技术：
：目前在国内外，金属在土壤和混凝土中微区腐蚀的直接、连续监测方法基本是空白。现行的掩埋实验法实验周期长，且只能获得掩埋过程中的几个平均数据，不能获得腐蚀过程中试样表面不同区域的腐蚀数据，且不能体现腐蚀过程中，由于环境因素的变化而引起的腐蚀行为的变化，这对研究金属土壤腐蚀和钢筋混凝土腐蚀的机理和过程是不利的。由于土壤和混凝土物理和化学性状的特殊性，许多物理监测方法均对其无能为力，电化学方法虽然能够获取一些数据，但不能连续监测，且所得数据与实际腐蚀深度分布的相关性差距很大。
发明内容本发明的目的是提供一种连续监测金属材料微区腐蚀深度分布的方法。通过直接、连续测量金属材料微区的方阻，获得板状金属材料微区在环境中连续的腐蚀深度分布，对监测和研究金属材料在土壤、混凝土等环境中的腐蚀中间过程和腐蚀机理，具有重要的理论和应用价值。本发明是这样实现的，直接、连续测量板状金属微区方阻的方法为四探针法，测量装置由探针、探针夹具、微欧仪、导线、弹性插头组成，其特征是测量方法步骤如下①将所测量的板状金属材料表面用120(WSiC砂纸打磨干净，用酒精清洗其表面后，用电吹风吹干；②将样品固定在测量探针夹具上；(D采用四个弹性插头分别将四根铜质导线的一端连接后插入探针夹具中的四个铜质探针连接管内，使这四个插头呈矩形分布，再采用四个弹性插头将这四根铜质导线的另一端连接后，分别连接在微欧仪上的两个电流输出端子和两个电压输入端子上；④将被测金属样品置于一定的腐蚀环境中；⑤利用四探针方法，监测并记入试样表面不同微区的方阻变化；⑥根据所获得的数据，计算金属表面不同微区的腐蚀深度分布。本方法所测金属形状为板状，其厚度在0.1-10.0mm之间，所能监测的最小腐蚀量约为300-500纳米。采用金属方阻精密测量方法配合金属微区方阻测量夹具，可以建立一种金属材料在土壤和混凝土等环境中，板状金属微区腐蚀深度分布的直接、连续监测方法。随着最近几年微电子技术的发展，采用四线制微欧仪测量金属方阻的分辨率可高达0.1微欧。以厚度为1毫米的A3碳钢为例，在3mmX3mm的范围内，1微米的腐蚀深度将导致约0.2-0.3微欧的方阻变化量，即其腐蚀深度为300-500纳米左右的变化量时就可以被监测到。对于H20、M16、X60及X70等钢种在酸性土壤和混凝土中每年大于10微米的腐蚀量来讲，每年至少可获得20组以上的连续监测的微区腐蚀深度分布的数据。因此，采用此法可以直接、连续地监测板状金属在土壤和混凝土等环境中发牛腐蚀时，不同微小区域的腐蚀深度分布，对深入研究金属材料微区腐蚀行为与自然环境变化的关系，探讨其腐蚀机理，监测其服役性能和预测其服役寿命，均具有重要的理论和应用意义。本发明是一种连续监测板状金属材料微区腐蚀深度分布的方法，此法可以直接、连续地监测金属在土壤、混凝土环境中的微区腐蚀深度分布。本发明克服了常规埋藏实验法和电化学方法等研究金属土壤腐蚀和钢筋混凝土腐蚀的缺点，填补了金属土壤腐蚀、钢筋混凝土腐蚀直接、连续监测微区腐蚀深度分布的空白，具有广阔的应用前景、重大的经济和社会价值。图1为本发明的金属微区方阻测量、装置结构具体实施方法如图1所示，直接、连续测量板状金属微区方阻的方法为四探针法，测量装置由探针l、探针夹具2、微欧仪3、导线4、弹性插头5组成，其特征是测量方法步骤如下①将所测量的板状金属材料表面用1200^SiC砂纸打磨干净，用酒精清洗其表面后，用电吹风吹干；②将样品固定在测量探针夹具2上；③采用四个弹性插头5分别将四根铜质导线4的一端连接后插入探针夹具2中的四个铜质探针1连接管内，使这四个插头呈矩形分布，再采用四个弹性插头5将这四根铜质导线的另一端连接后，分别连接在微欧仪3上的两个电流输出端子和两个电压输入端子上；④将被测金属样品置于一定的腐蚀环境中；⑤利用四探针方法，监测并记入试样表面不同微区的方阻变化；⑥根据所获得的数据，计算金属表面不同微区的腐蚀深度分布。实施例1板状A3钢在0.5M/L和1.0M/LH2SO4中不同微区的腐蚀监测试样尺寸为长227.1mm，宽140.0mm，厚度为2.0mm。为了测试不同微区腐蚀深度，将所测区域用石蜡分成2个区域，分别注入浓度为0.5M/L和1.0M/LH2SO4。为/验证方阻法测量金属腐蚀厚度的准确性，对2个尺寸为t々20mm，宽14mm，厚度为0.6mm的A3钢小试样在上述条件下，腐蚀一定时间后，用乙醇清洗其表面并吹干，进行质量测量，将失重法获得的试验腐蚀深度与用方阻法测得的腐蚀深度进行比较，评价方阻测量腐蚀深度的准确性。板状A3钢J(2132)微区在0.5M/LH2S04中的腐蚀数据和J(2435)微区在l.OM/LH2S04中的腐蚀数据与失重法获得的腐蚀数据(探针间距3.0mm)分别如表1和表2所示。表1板状A3钢J(2132)微区在0.5M/LH2S04中的腐蚀数据<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2板状A3钢J(2435)微区在l.OM/LH2S04中的腐蚀数据<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表1和表2可以看出，方阻法计算的腐蚀深度与失重法计算的腐蚀深度相近，说明用方阻法测量板状金属微区腐蚀深度是可行的。实施例2板状A3钢在江西红壤中不同微区的腐蚀监测试样尺寸为长225.4mm，宽154.0mm，厚度为0.8mm，将100g红壤用蒸馏水调成糊状，置于试样上，每隔2天测一次数据，每隔2天加5ml蒸馏水，以保持其水分，腐蚀时间10天，探针间距3.0mm。为了验证方阻法测量金属腐蚀厚度的准确性，对2个尺寸为直径10mm，高6mm的A3钢小试样进行失重试验。试验结束后，用乙醇清洗其表面并吹干，进行质量测量，将失重法获得的试验腐蚀深度与用方阻法测得的腐蚀深度进行比较，评价方阻测量腐蚀深度的准确性。板状A3钢微区在酸性红壤中的腐蚀数据和形貌如表3所示，表3板状A3钢在酸性红壤中微区腐蚀数据<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>失重实验样品增重分别为16.0mg和11.2mg，计算腐蚀深度分别为6.52pm和4.72pm。方阻法测量的微区腐蚀深度与失重测得的平均腐蚀深度相符。实施例3板状45#钢在钢筋混凝土中的微区腐蚀监测试样尺寸为长225.4mm，宽154.0mm，厚度为0.8mm，将40g325弁海螺牌水泥，30克干净的细沙用适量的蒸熘水调配，置于试样上，每隔2天测一次数据，腐蚀时间10天，探针间距3.0mm。板状45#钢微区在混凝土中的腐蚀数据和形貌如表4所示。表4板状45#钢在混凝土中微区腐蚀数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种连续监测金属材料微区腐蚀深度分布的方法，测量装置由探针、探针夹具、微欧仪、导线、弹性插头组成，其特征是测量方法步骤如下1>将所测量的板状金属材料表面用1200#SiC砂纸打磨干净，用酒精清洗其表面后，用电吹风吹干；2>将样品固定在探针夹具上；3>采用四个弹性插头分别将四根铜质导线的一端连接后插入探针夹具中的四个铜质探针连接管内，使这四个插头呈矩形分布，再采用四个弹性插头将这四根铜质导线的另一端连接后，分别连接在微欧仪上的2个电流输出端子和2个电压输入端子上；4>将被测金属样品置于一定的腐蚀环境中；5>利用四探针方法，监测并记入试样表面不同微区的方阻变化；6>根据所获得的数据，计算金属表面不同微区的腐蚀深度分布。2、如权利要求1所述一种连续监测金属材料微区腐蚀深度分布的方法，其特征在于所测量的金属为板状，厚度在0.1-10.0mm之间，最小时间间隔为lh。3、如权利要求1所述一种连续监测金属材料微区腐蚀深度分布的方法，其特征在于连续测量金属微区腐蚀深度的腐蚀环境包括土壤、混凝土等。全文摘要一种连续监测金属材料微区腐蚀深度分布的方法，测量金属方阻采用四探针法，测量装置由被测板状金属、夹具、微欧仪、导线、弹性插头组成，被测金属形状为板状，厚度在0.1-10.0mm之间，所能监测的最小腐蚀深度约300-500纳米。本发明特别适用于连续监测金属在土壤和混凝土中的微区腐蚀深度分布。另外，对于类似环境如油气管道、化工装置内部、海水等亦具有应用前景。文档编号G01N27/20GK101393155SQ20081010731公开日2009年3月25日申请日期2008年10月30日优先权日2008年10月30日发明者冯长杰,楠杜,晴赵申请人:南昌航空大学