無機金屬材料腐蝕測試探究范文

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一、無機金屬材料的腐蝕機理

1.1鎂合金溶于水環境中的鎂與水發生電化學反應，產生氫氧化鎂和氫氣。雖然整體腐蝕鎂合金的反應還沒有被系統研究。但是，這對整體鎂合金的腐蝕反應進行了合理的預期，并揭示了腐蝕過程。這個模型也可以使用描述其他鎂合金的腐蝕過程。

1.2鐵合金不同于鎂合金發生的析氫反應，鐵合金的腐蝕是發生在水環境中的腐蝕氧化。基于的沉浸在溶液中鐵的測試結果，降解機理是在堿性條件和氧環境下一些二價鐵轉化為三價鐵。由于溶液是在存在氯離子的暴露的空氣中，并會形成一部分磁鐵礦。

二、腐蝕試驗系統

2.1電解質溶液的選擇通過實驗獲得腐蝕數據顯示，影響腐蝕最重要的因素是電解質溶液體系。在過去的十年來，用電解質溶液解決各種方案系統。解決方案的主要類型包括：0.9%氯化鈉水溶液解，SBF（模擬體液），PBS（磷酸鹽緩沖液），DMEM等。以鎂合金為例，腐蝕電流密度在0.9%氯化鈉水溶液中的解決方案在不同的數量級測試下，結果可能有很大的差距。所以電解質溶液的某些化學成分是必不可少的度量因素。無機鹽、氨基酸對降解純鎂測試系統產生影響。用于浸漬試驗的溶液的類型：等離子體，氯化鈉，氯化鈉，碳酸氫鈉。結果表明，蛋白質吸附在鎂盤表面對鎂溶出度的延遲具有顯著的效果。這是由于對蛋白質的吸附，使得不溶性鹽層更加密集或更有效的作為一個屏障腐蝕。但是氨基酸和某些有機金屬化合物可以形成一個金屬陽離子復合物加速金屬溶解。開路電位朝著更積極的價位顯著變化，不能提供足夠的保護，SBF趨于延緩局部腐蝕。此外，氯化物表面上的離子可以將形成的氧化鎂轉化為可溶性氯化鎂，可以提高局部腐蝕，穩定腐蝕產品。研究PH值對腐蝕的影響發現，高PH溶液中，鎂腐蝕速率是正常速率的兩倍。高PH值加速了磷酸鹽的沉淀碳酸酯，也穩定氧化鎂。純鎂在硼酸緩沖溶液中的性質也說明PH值會影響穩定性。總之，通過研究影響鎂合金的腐蝕機理，得出結論：無機離子和有機物組件有一個顯著的影響金屬合金的降解過程必須謹慎選擇解決方案。

2.2表面粗糙度的影響噴砂、涂層或氧化，都是有意向性改變對金屬材料的處理，適用于各種表面處理，以提高生物材料的腐蝕性能。但表面粗糙度對腐蝕的影響屬性通常被忽略。磨削工藝不同與表面粗糙度會影響材料腐蝕速率。機械拋光表面處理，電解拋光和采摘將提高他們的耐腐蝕性，表面粗糙提高腐蝕速率。并且，腐蝕速率通常隨時間增加。因此，需要隨時間的變化而改變浸泡時間。不同時間的數據不能比較。腐蝕速率是質量變化的原表面接觸到的腐蝕性媒體。這種評價方法很簡單，但具體操作是不同的。考慮浸泡后腐蝕產物的去除也是很重要的，一些研究人員只是刪除樣本溶液，用蒸餾水漂洗，然后稱量樣品。而科學家清潔樣品的化學物質是用180g/L鉻酸去除腐蝕產物。

2.3電化學測試電化學測試是一種對腐蝕性能進行評估的既方便又容易的方法。通過三電極系統測量OCP（開路電位），極化曲線和交流阻抗（電化學阻抗譜）。以下是一些影響腐蝕結果的方面。研究人員為其所采用的動電位極化測量是最流行的方法，該方法比較方便，但參數的選擇可以帶來巨大差異。其中，最重要的參數之一是掃描率。當掃描速度低時，電極系統處在穩態近似狀態，隨著掃描速度的增加引起零電流電位轉移到更負值。在這種狀態下，電子轉移的速度與電子消費量相等。因此，可以得到一個準確的零電流電位。隨著掃描速度的增加，穩定狀態系統被干擾，電子轉移的反應速度比電子在陰極上的消耗要大，從而導致電子的積累。此外，較慢的掃描速度，會使電流密度越清晰，成像越快。因此，掃描速率動電位極化測量應足夠慢，測試時間應足夠短。頻率范圍有對光譜也具有重要影響。如果電極系統足夠穩定，頻率應足夠低會使測量時間更長。如果電極系統是主動的，表面特性在長時間測試中會改變。頻率應該足夠高，以確保短時間測試。因此，為了減少時間和潛在的噪音干擾，在100千赫位置設置上限頻率。

2.4浸泡試驗浸泡試驗也是一種可生物降解的腐蝕性能評價金屬材料的常用的方法。根據醫學儀器的生物評價和實驗室浸泡腐蝕的標準實施規程進行金屬測試，通過一系列的方法分析被測材料降解腐蝕產物的化學溶液。國際標準組織指示測試單元應緊密關閉以防止蒸發，并且在37°C的溫度下保存7天，再進行分析。影響結果的因素包括溶液體積比與試樣表面積（體積/體積）流量，浸泡時間和評價腐蝕速率的方法。根據浸漬溶液的狀態，試驗分為靜態浸泡和動態浸泡。在靜態浸泡試驗中，樣品浸泡在溶液中，而在動態浸泡試驗中，該溶液流動。大多數報告采用靜態浸泡試驗評價腐蝕性能金屬材料，但有一些結果研究發現：溶液的流動通過減少沉積腐蝕產物加速腐蝕過程，剪切應力的振幅對腐蝕過程有強烈的影響。當這個壓力很低，它保護表面不受局限腐蝕。然而，當它高時，除了高均勻腐蝕，也會存在局部腐蝕的發生。

2.5腐蝕速率的評價方法通常運用以下方法來評價腐蝕速率金屬材料的質量損失，分別為氫的氧化，離子釋放濃度和電化學腐蝕電流。質量損耗/增益質量是評價試樣腐蝕速率浸泡試驗前后的質量變化的方法。樣品浸入在腐蝕介質中一段時間，之后試樣被拆除，質量變化測量。

三、結束語

隨著無機金屬材料日益受到關注，大量的無機金屬材料腐蝕測試體系被應用。通過腐蝕數據顯示，影響腐蝕的因素為電解質溶液選擇；表面粗糙度影響；電化學測試和浸泡試驗。這些測試體系具有不同獨特的優點和缺點。據上文分析，為建立一個合理的并且更科學的測試體系，應采用動態腐蝕測試評價腐蝕速率法，樣品表面粗糙度和溶液體積與樣品表面積之比應該精確。并且，多種腐蝕速度評價方法應當相互參照。

作者：張平 何麗鑫 單位：沈陽建設項目招投標中心 沈陽招標中心