CN106894025B - 失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属材料腐蚀领域失重方法的应用领域，具体涉及一种失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液及应用酸洗液按体积质量(ml/g)比浓盐酸：去离子水：六次甲基四胺为5:100:9‑80；其中，控制酸洗液pH在4.15‑6.15。本发明方法可以得到准确的铜腐蚀产物失重数据，减少基底金属的损失。同时，规范的实验流程可以保证不同实验的数据之间的可比性。

Description

失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液及应用
技术领域
本发明属于金属材料腐蚀领域失重方法的应用领域，具体涉及一种失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液及应用。
背景技术
铜及其合金是与人类活动密切相关的金属材料。因其良好的导电、导热性能，稳定的化学性质以及良好的延展性、可塑性等特性，铜及其合金被广泛地应用到电气工业、电子工业、交通工业、能源工业以及海洋工业等众多领域。在我国有色金属的消费中，铜的消费量仅次于铝。在金属材料的应用中，不可避免地会出现腐蚀问题。特别是在腐蚀因素较多的环境下，铜及其合金的腐蚀问题尤其严重。在腐蚀速率的测量中，常用的方法是腐蚀增失重分析。
目前分析铜及其合金的失重速率时，选用的方法常是根据国家标准(GBT16545-2015金属和合金的腐蚀试样上腐蚀产物的清除)进行。国标推荐的酸洗液包括氨基磺酸洗液、盐酸洗液以及硫酸洗液等。推荐的酸洗液在使用时主要存在以下几个方面的问题：首先，部分洗液使用过程比较麻烦，例如国标中推荐的盐酸洗液，需要在溶液通氮气祛除氧气的条件下进行；其次，推荐的酸洗液酸度均较大，在清洗的过程中不可避免地会出现金属基底损失严重以及一价铜离子的歧化反应等问题，从而影响失重分析准确性；最后，国标推荐的不同清洗液在使用时失重结果存在差异，导致在分析不同实验的结果时可比性较差。因此，使用一种配制简单、酸度较小的酸洗液，在规范的实验流程下应用于失重分析中，在铜及其合金的失重速率测试中显得至关重要。
发明内容
本发明的目的在于一种失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液及应用。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液，酸洗液按体积质量(ml/g)比浓盐酸：去离子水：六次甲基四胺为5:100:9-80；其中，控制酸洗液pH在4.15-6.15。
优选，所述酸洗液按体积质量(ml/g)比浓盐酸：去离子水：六次甲基四胺为1:10:2-7，其中，控制酸洗液pH在4.40-5.65。
所述浓盐酸的浓度为12M。
一种失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液的应用，所述酸洗液在清洗金属材料进行失重分析检测金属材料腐蚀物中的应用。
进一步：将金属材料试样置于所述酸洗液中通过超声浴进行清洗后取出，而后依次经过自来水、纯水、无水乙醇洗涤，随后干燥称重；而后将上述清洗上述试样的清洗液进行循环酸洗至清洗完全。
再进一步：进行酸洗时，首先，在超声浴的环境下，将带锈的试样放入配制好的酸洗液中，计时1分钟；其次，计时结束后迅速取出试样，分别经过自来水、去离子水以及无水乙醇清洗；最后，干燥试样，使用天平称重。循环以上步骤，清洗10次，根据得到的数据进行失重分析。如果清洗10次后，试样表面仍可见腐蚀产物，可适当增加清洗时间。上述清洗液中加入了六次甲基四胺调节pH，进而提高酸洗液清洗时的稳定性(H离子浓度稳定)；同时，添加六次甲基四胺的酸洗液减少清洗时基底的损失，可对金属基底起到缓蚀作用。另外，使用的酸是盐酸，氯离子的络合能力起到了抑制一价铜歧化的作用，使得失重的结果更加准确。
本发明所具有的优点：
1.本发明酸洗溶液配制简单，不需要通氮气排氧气等操作；使用的试剂、药品均较为常见，并且不会对环境造成影响；
2.本发明通过pH的调节，使得酸洗液在使用中不具有较大危险性，同时减少一价铜离子的歧化反应，保证失重数据更加准确；另外，pH的稳定也保证了本发明酸洗液的稳定性，使得该酸洗液可以重复多次使用。
3.本发明酸洗液对于金属基底的清洗作用弱，减少了基底损失的同时，保证了失重数据的准确性；
4.通过本发明推荐的规范的实验流程使用该酸洗液，使得不同的实验数据之间具有可比性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的流程下使用该酸洗液进行带锈铜试样失重分析后得到的失重图。
图2是本发明实施例提供的流程下使用氨基磺酸洗液进行带锈铜试样失重分析后得到的失重图。
图3是本发明实施例提供的流程下使用该酸洗液后对铜试样进行XRD测试后的结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步的描述。
本发明是使用浓盐酸、去离子水以及六次甲基四胺按比例混合得到的酸洗液，并按照规范的实验流程进行铜及其合金的失重分析。该方法可以得到准确的铜腐蚀产物失重数据，减少基底金属的损失。同时，规范的实验流程可以保证不同实验的数据之间的可比性。
实施例1
失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液为：量取10毫升浓盐酸、100毫升水，倒入250毫升烧杯中，玻璃棒搅拌均匀。称取40克六次甲基四胺，加入到混合好的盐酸、水混合液中，玻璃棒搅拌至六次甲基四胺全部溶解。使用定标好的pH计测定酸洗液的pH值，三次测定的pH平均值为5.41。
采用上述获得酸洗液进行失重分析检测。分别准备200毫升的自来水，200毫升的去离子水以及50毫升的无水乙醇，用于清洗酸洗后的试样。将尺寸为50×10×1mm的纯铜带锈试样放入配置好的酸洗液中，将装有酸洗液的烧杯放入超声仪器中，打开超声，计时1分钟。计时结束，迅速取出铜试样，分别在已经准备好的自来水、去离子水以及无水乙醇中清洗。清洗完毕的试样使用吹风机冷风迅速吹干，将试样在环境中放置5分钟左右，使用分析天平称重。重复以上的实验过程10次，保持最后的清洗时间为10分钟。如果清洗10次后，试样表面仍可见腐蚀产物，可适当增加清洗时间。则每次清洗后试样的失重数据可表示为：Δm＝m0-mt，式中，t表示清洗后第t分钟，mt表示清洗后第t分钟称重的质量，单位为微克，m0表示未清洗带锈铜片的质量，单位为微克。
根据上述公式计算出不同时间下的失重数据，做出失重质量-时间图(参见图1-2)。根据该图后半段的3至5个数据点进行线性拟合，得到的截距即为失重质量(氧化亚铜的质量)，斜率即为金属基底的损失速率。图3表明，使用本发明推荐的酸洗液可以将带锈铜试样清洗的十分干净。根据图1，使用推荐酸洗液清洗得到的失重数据为3091.2微克，铜基底损失速率为每分钟14.8微克；根据图2，使用国标氨基磺酸洗液按照上述流程得到的失重数据为2142.1微克，铜基底损失速率为每分钟26.9微克。比较可知，使用本发明推荐的酸洗液可以减少一价铜离子歧化导致的失重数据偏低的问题，准确地得到试样的腐蚀失重数据，并且保证较小的金属基底损失。
实施例2
取用尺寸为50×10×1mm的平行纯铜带锈试样5片，使用实施例1中使用过的盐酸-六次甲基四胺-水酸洗液再次进行循环清洗。其中，清洗过程与实施例1过程相同，失重数据处理也与实施例1处理过程相同，并且从数据中可见清洗液减少一价铜离子歧化导致的失重数据偏低的问题，准确地得到试样的腐蚀失重数据，同时保证较小的金属基底损失。
在完成实施案例1后测定该酸洗液的pH值为5.41，与该酸洗液使用前相同。表1列出了重复使用该酸洗液清洗平行试片后计算得到的各个平行试片的失重质量(氧化亚铜的质量)以及每次使用后测定得到的酸洗液的pH值。从表1可知，该酸洗液在多次使用后，其pH值基本维持恒定，测量得到的失重数据也互相接近。说明该酸洗液在多次使用后具有较好的稳定性，可以反复多次使用。
表1
试片编号 1 2 3 4 5
失重质量(微克) 2991 3008 3023 2980 2995
pH值(清洗后) 5.41 5.41 5.41 5.42 5.42
实施例3
失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液为：量取10毫升浓盐酸、100毫升水，倒入250毫升烧杯中，玻璃棒搅拌均匀。称取20克六次甲基四胺，加入到混合好的盐酸、水混合液中，玻璃棒搅拌至六次甲基四胺全部溶解。使用定标好的pH计测定酸洗液的pH值，三次测定的pH平均值为4.48。
实施例4
失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液为：量取10毫升浓盐酸、200毫升水，倒入500毫升烧杯中，玻璃棒搅拌均匀。称取160克六次甲基四胺，加入到混合好的盐酸、水混合液中，玻璃棒搅拌至六次甲基四胺全部溶解。使用定标好的pH计测定酸洗液的pH值，三次测定的pH平均值为6.10。

Claims (4)

1.一种失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液，其特征在于：酸洗液按体积质量（ml/g）比浓盐酸：去离子水：六次甲基四胺为5:100:9-80；其中，控制酸洗液pH在4.15-6.15；浓盐酸的浓度为12M。
2.按权利要求1所述的失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液，其特征在于：控制酸洗液pH在4.40-5.65。
3.按权利要求1所述的失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液的应用，其特征在于：所述酸洗液在清洗金属材料进行失重分析检测金属材料腐蚀物中的应用。
4.按权利要求3所述的失重分析检测金属材料腐蚀物的酸洗液的应用，其特征在于：将金属材料试样置于所述酸洗液中通过超声浴进行清洗后取出，而后依次经过自来水、纯水、无水乙醇洗涤，随后干燥称重；酸洗液可以重复多次使用。
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