1.4 材料腐蚀速率的表示方法

材料遭受腐蚀后，其质量、尺寸、力学性能、加工性能、组织结构及电极过程均发生变化。材料腐蚀程度的大小，根据腐蚀破坏形式不同而有不同的评定方法，如可用物理和力学性能的变化率表示腐蚀的程度。在全面腐蚀情况下通常采用质量指标、深度指标和电流指标来衡量腐蚀程度，并用平均腐蚀速率表示。

1.4.1 失重法与增重法

材料腐蚀速率可以由样品在腐蚀前后质量的变化进行评定。如果根据质量的减少来测定，可以用式（1-1）表示其腐蚀速率

式中，ν-为腐蚀速率，g/（m2· h）; m0为样品腐蚀前的质量，g; ml为样品腐蚀后的质量，g; S为样品表面积，m2; t为腐蚀的时间，h。

显然，此法只能在均匀腐蚀并能很好地清除材料表面的腐蚀产物时采用。当材料表面的腐蚀产物全部附在上面或者脱落下来但能完整收集起来时可根据样品增重进行计算。此时可用式（1-2）表示其腐蚀速率

式中，ν+为腐蚀速率，g/（m2·h）; m2为带有腐蚀产物的样品的质量，g，应将腐蚀产物根据其成分换算成纯物质（如金属）的质量。

1.4.2 由腐蚀深度来表示腐蚀速率

用质量变化表示腐蚀速率的方法没有将腐蚀深度表达出来。从工程应用的观点来看腐蚀深度或构件变薄的程度将直接影响待测部分的寿命，因此由腐蚀深度表示腐蚀速率更具有实用意义。

将构件的质量损失换算成腐蚀深度的公式为

式中，νL为用腐蚀深度表示的腐蚀速率，mm/a（a代表年）; ν-为用质量损失表示的腐蚀速率，g/（m2·h）; ρ为金属密度，g/cm3。

由于腐蚀速率以mm/a表示常带有小数，为把小数变为整数，工程上常以每年密尔数表示腐蚀速率（mil/a）。密尔单位与公制单位的换算关系为：1mil/a=0.025mm/a=25μm/a。

根据金属全面腐蚀的材料耐蚀性，按照腐蚀速率，可将金属的耐蚀性分为十级标准或三级标准（表1-2和表1-3）加以评价。

表1-2 金属耐蚀性的十级标准

表1-3 金属耐蚀性的三级标准

1.4.3 由电流密度来表示腐蚀速率

在均匀腐蚀时，可以由金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度的大小来衡量金属的电化学腐蚀速率。由法拉第定律推知，腐蚀速率电流指标（即阳极电流密度）和腐蚀速率失重指标之间关系如下

式中，Ia为腐蚀速率电流指标，即阳极电流密度，A/cm2; ν-为腐蚀速率失重指标，g/（m2·h）; A为金属的原子量；n为金属的化合价；26.8为法拉第常数，A·h。

评定材料腐蚀速率还可以通过测定腐蚀前后材料的力学性能的变化率及材料的电阻变化等来进行。

阅读材料1-2

环氧树脂胶粘剂耐蚀性的力学性能指标的实例

在工程修补中，胶粘剂的耐腐蚀性是考虑的重要指标之一。表1-4为4种胶粘剂配方。

表1-4 环氧树脂胶粘涂层的配比

试样尺寸为100mm×25mm×3mm、涂覆厚度为0.1mm、搭接长度为（20～25）mm ±0.5mm。分别采用机油、3%盐酸水溶液、15%氢氧化钠水溶液和盐雾4种介质进行胶粘剂腐蚀试验，经浸泡后的试样测定拉伸剪切强度的变化。在WE/30型液压式万能试验机上进行拉伸剪切试验，加载速度为10～20mm/min，按式（1-5）计算胶粘剂的耐蚀性强度保持率

式中，K为粘接强度保持率（%）; σ为耐化学试剂试验后粘接强度，MPa; σ0为耐化学试剂试验前常态下的粘接强度，MPa。

4种胶粘剂在无介质和腐蚀介质中的拉伸剪切强度见表1-5。

表1-5 4种胶粘剂的拉伸剪切强度MPa

不同配方在不同介质中的保持率见表1-6。

表1-6 不同胶粘剂在不同介质中的保持率（%）

资料来源：刘敬福．四种环氧胶粘剂耐腐蚀性能研究，中国胶粘剂，2007（7）.

应当指出，以上腐蚀速率表示法适用于全面腐蚀，局部腐蚀速率不能采用上述表示方法来表达。金属的腐蚀速率一般随时间而变化，在试验时应测定腐蚀速率随时间的变化规律，选择合适的时间以测得稳定的腐蚀速率。高分子材料耐蚀性评定一般用腐蚀前后材料的质量变化及强度变化来评价，质量变化及强度变化越小，材料耐蚀性越好，目前世界各国标准均不统一。无机非金属材料的耐蚀性以其耐酸度、耐碱度和强度变化来评定。