1. 实验背景

超声波清洗剂的pH值是影响金属表面腐蚀行为的重要因素。本实验旨在研究不同pH值的清洗剂对常见金属（如低碳钢、不锈钢、铝合金）的腐蚀影响，为选择合适的清洗剂提供依据。

2. 实验设计

2.1 材料与设备

• 金属样品：

  • 低碳钢（Q235）

  • 不锈钢（304）

  • 铝合金（6061）

• 清洗剂：市售超声波清洗剂（碱性、中性、酸性）

• 设备：超声波清洗机、pH计、电子天平、腐蚀测试仪、显微镜

2.2 样品制备

• 将金属样品切割成相同尺寸（50 mm × 25 mm × 2 mm），表面打磨至Ra ≤ 0.8 µm，清洗并干燥。

• 每组样品设置3个平行样。

2.3 实验条件

• 清洗剂pH值：

  • 碱性：pH = 10

  • 中性：pH = 7

  • 酸性：pH = 4

• 超声波清洗参数：

  • 频率：40 kHz

  • 温度：40°C

  • 时间：10分钟

• 腐蚀测试时间：浸泡24小时

2.4 测试方法

1. 腐蚀速率测定：

   • 使用电子天平测量样品在清洗前后的质量变化，计算腐蚀速率（单位：g/m²·h）。

2. 表面形貌观察：

   • 使用显微镜观察清洗后样品表面的腐蚀形貌。

3. 电化学测试：

   • 使用腐蚀测试仪测量样品的极化曲线，分析腐蚀电流密度（Icorr）和腐蚀电位（Ecorr）。

3. 实验结果

3.1 腐蚀速率

3.2 电化学测试结果

3.3 表面形貌观察

• 低碳钢：

  • pH = 10：表面有轻微腐蚀斑点。

  • pH = 7：表面无明显变化。

  • pH = 4：表面出现明显腐蚀坑。

• 不锈钢：

  • pH = 10：表面无明显变化。

  • pH = 7：表面完好。

  • pH = 4：表面有轻微点蚀。

• 铝合金：

  • pH = 10：表面有轻微氧化膜脱落。

  • pH = 7：表面无明显变化。

  • pH = 4：表面出现明显腐蚀和剥落。

4. 数据分析

1. 低碳钢：

   • 在酸性环境中腐蚀速率最高（0.025 g/m²·h），腐蚀电流密度最大（3.5 µA/cm²），表明酸性清洗剂对低碳钢的腐蚀性最强。

   • 中性环境中腐蚀速率最低（0.008 g/m²·h），适合作为低碳钢的清洗剂。

2. 不锈钢：

   • 在所有pH值下腐蚀速率均较低，但在酸性环境中腐蚀速率略有增加（0.003 g/m²·h）。

   • 中性环境对不锈钢的腐蚀性最小，适合作为清洗剂。

3. 铝合金：

   • 酸性环境中腐蚀速率最高（0.015 g/m²·h），腐蚀电流密度最大（1.0 µA/cm²），表明酸性清洗剂对铝合金的腐蚀性最强。

   • 中性环境对铝合金的腐蚀性最小，适合作为清洗剂。

5. 结论

• **中性清洗剂（pH = 7）**对低碳钢、不锈钢和铝合金的腐蚀性最小，适合作为通用清洗剂。

• **碱性清洗剂（pH = 10）**对不锈钢和铝合金的腐蚀性较低，但对低碳钢有一定腐蚀风险。

• **酸性清洗剂（pH = 4）**对所有测试金属的腐蚀性较强，需谨慎使用。

6. 建议

• 在实际应用中，应根据金属材料的类型选择合适的清洗剂pH值。

• 对于混合金属部件的清洗，优先选择中性清洗剂以降低腐蚀风险。

• 定期监测清洗剂的pH值，确保其稳定性，避免因pH值波动导致金属腐蚀。