金属粉末冶金制品因成型工艺特点存在大量孔隙，这些孔隙易成为腐蚀介质的“通道”，引发孔隙腐蚀，严重影响制品服役寿命。孔隙腐蚀试验作为评价其化学环境适应性的关键手段，需通过科学检测方法揭示腐蚀机制与失效规律。本文从样品准备、试验设计、评价指标等方面，系统阐述金属粉末冶金制品孔隙腐蚀试验的专业检测方法。

孔隙腐蚀的基本概念与影响因素

孔隙腐蚀是腐蚀介质渗入制品孔隙后，在孔隙内部或表面发生的局部腐蚀，初期表现为孔隙内的隐蔽腐蚀，后期扩展至表面时制品已接近失效。与致密金属的全面腐蚀不同，孔隙腐蚀的“闭塞电池效应”是核心机制——孔隙内介质的pH值降低（如NaCl溶液中，Fe²+水解使pH降至3-4），氧化性增强，加速局部腐蚀。

孔隙特征是影响腐蚀的关键：孔隙率越高（粉末冶金制品通常为5%-30%），腐蚀介质接触面积越大，失重率越高；孔隙尺寸越小（＜10μm），越易形成闭塞电池，腐蚀深度更深；开放孔隙（连通表面与内部）的腐蚀风险远高于封闭孔隙（孤立于内部），因前者是介质渗入的直接通道。基体材料的耐蚀性也起作用，如不锈钢基制品依赖Cr₂O₃钝化膜阻挡腐蚀，但孔隙破坏钝化膜连续性后，腐蚀会迅速蔓延。

试验前的样品准备要点

样品准备需围绕“代表性+清洁度”展开：首先测定孔隙率——采用水银压入法（GB/T 21650.1-2008）或气体吸附法（GB/T 19587-2017），该参数是后续结果的核心参考（孔隙率20%的样品失重率可能是5%样品的3倍）。

其次选取“关键部位”作为试样，如齿轮齿面、轴承内圈，尺寸建议10mm×10mm×5mm（过小易丢失，过大浸泡不均）；最后预处理：用丙酮超声清洗15min（去油污），60℃真空干燥2h（防氧化），冷却后称重（精度0.1mg），记录初始质量m₀。

需注意，预处理后样品应立即试验，避免放置＞24h导致表面重新氧化，影响结果重复性。

试验溶液的设计逻辑与选择

试验溶液需模拟实际使用环境，核心是“介质+浓度+温度”的匹配：中性环境（海洋、大气）选3.5%NaCl溶液（接近海水盐度），温度35℃；工业酸性环境（化工设备）选0.5mol/L H₂SO₄溶液，温度50℃；碱性环境（洗涤剂设备）选1mol/L NaOH溶液，温度40℃。

溶液配制需高精度：用去离子水（电阻率＞18MΩ·cm）溶解分析纯试剂，搅拌30min至完全溶解，pH计校准（3.5%NaCl溶液pH需6.5-7.0）。避免用自来水——其中的Cl⁻、Ca²+等杂质会干扰腐蚀反应，导致结果偏差。

孔隙腐蚀试验的流程设计

试验分“浸泡法”与“电化学法”，结合可全面评价腐蚀行为：

（1）浸泡腐蚀试验：将样品浸入溶液（液面高10mm），加盖密封。周期设为168h（7天）、336h（14天）等，定期取出样品——用去离子水冲洗，软毛刷去除疏松腐蚀产物（避免损伤基体），60℃真空干燥2h，称重记录m₁，计算失重率W=(m₀-m₁)/m₀×100%。用光学显微镜（200倍）观察孔隙形貌，激光共聚焦显微镜测腐蚀深度（精度±1μm），取5个孔隙平均值。

（2）电化学试验：用于揭示机制。将样品用导电胶粘在铜线上，环氧树脂封装（仅暴露1cm²试验表面）；2000目砂纸打磨表面（去氧化膜），丙酮超声清洗10min；浸入溶液稳定30min，测开路电位（OCP，变化＜1mV/min时稳定）；极化曲线扫描（速率0.166mV/s，范围OCP±200mV），记录腐蚀电流密度Icorr（腐蚀速率指标）与孔蚀电位Epit（越低越易腐蚀）；电化学阻抗谱（EIS，频率100kHz-10mHz），拟合得电荷转移电阻Rct（越小腐蚀越快）与双电层电容Cdl（越大表面越活化）。

腐蚀结果的评价与分析要点

评价需结合“宏观+微观+电化学”指标：

宏观指标：失重率——孔隙率20%的铁基样品在3.5%NaCl中浸泡168h，失重率可达1.5%-2.0%，孔隙率5%的仅0.3%-0.5%；腐蚀面积百分比——用ImageJ分析显微照片，开放孔隙腐蚀面积占比可达60%，封闭孔隙仅10%。

微观指标：腐蚀深度——开放孔隙可达50-100μm，封闭孔隙10-20μm；腐蚀产物分析——EDS检测到Cl⁻（NaCl溶液）说明介质渗入，XRD显示Fe₃O₄（初期）或FeOOH（后期），可判断腐蚀阶段。

电化学指标：Icorr越大腐蚀越快（孔隙率20%样品Icorr为1.2×10⁻⁴A/cm²，5%样品为2.5×10⁻⁵A/cm²）；Epit＜-200mV（SCE）说明易发生严重腐蚀；Rct从10⁴Ω·cm²降至10³Ω·cm²，说明孔隙内表面活化。

试验中的注意事项与误差控制

（1）样品密封：电化学试验封装需彻底，避免溶液渗入非试验表面导致“假腐蚀”；（2）溶液稳定：浸泡试验每7天换液，防止浓度变化（如NaCl溶液因蒸发浓度升高）；（3）数据重复：每个条件做3个平行样，相对标准偏差（RSD）＞5%需重测（如3个样品失重率1.5%、1.8%、2.2%，RSD=18%，需检查预处理或溶液）；（4）安全防护：处理酸碱溶液需戴丁腈手套与护目镜，避免溅到皮肤；电化学试验防止电极短路（损坏设备）。

相关标准的应用与差异

不同标准侧重不同：ISO 10289-2017是通用标准，适用于所有金属，强调孔隙率，评价指标包括失重率、腐蚀深度、孔蚀电位；ASTM G48-2020针对不锈钢，重点测临界点蚀温度（CPT），需用恒电位仪；GB/T 10123-2022等效ISO 10289，对国内制品的溶液配制与结果评价更详细。如不锈钢齿轮选ASTM G48，铁基轴承选ISO 10289或GB/T 10123。