CN101216411A - 动态环境微生物电化学腐蚀实验装置 - Google Patents

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本发明属于腐蚀实验和电化学测试技术领域，特别是提供了一种动态微生物腐蚀过程电化学腐蚀和测试装置，适用于常压下腐蚀介质动态工况条件下金属微生物腐蚀行为和机理研究，尤其适用于动态条件下微生物腐蚀过程电化学信号测试。其特征是由电机、转轴、碳刷、夹具、三电极系统、信号传导通路、外接电化学测试仪器、密封试验箱、恒温水浴、细菌培养箱、废液回收箱组成；电机与转轴通过连轴器相连，通过轴承把转轴固定于密封试验箱上盖，试样夹具固定于转轴的另一端；三电极系统通过信号传导通路与外接电化学测试仪器相连。本装置可以监测工作电极动态条件下的电化学信号，提供腐蚀失重和形貌观察试样，装置箱体11由透明的有机玻璃制成试验过程中可以观察含有微生物的腐蚀介质的颜色和浑浊程度变化，两个外置的容器可以实现试验过程中菌液的更新，更加实用于微生物腐蚀行为和机理研究。

Description

动态环境微生物电化学腐蚀实验装置
技术领域
本发明属于腐蚀实验和电化学测试技术领域，特别是提供了一种动态微生物腐蚀过程电化学腐蚀和测试装置，适用于常压下腐蚀介质动态工况条件下金属微生物腐蚀行为和机理研究，尤其适用于动态条件下微生物腐蚀过程电化学信号测试。
背景技术
微生物腐蚀广泛存在于石油、化工、钢铁、食品加工、建筑、电力、通讯、矿山、核能、海洋运输、供水给水等领域，其危害性越来越受到人们的关注。动态环境下的微生物腐蚀过程的电化学测试，对动态环境下微生物腐蚀行为和机理的研究具有重大意义。在电化学实验过程中有些测试(如极化曲线等)外加电信号过大，测试后破坏表面结构使试样不能再次使用。而现有的动态测试装置设计只能安装一个试样，这使得对微生物腐蚀过程不同阶段的电化学数据收集受到限制。因此，研究动态条件下的微生物腐蚀机理时，由于缺乏可监测动态电化学过程信号的装置而影响对动态微生物腐蚀行为和机理的深入研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在适合微生物生存环境下微生物腐蚀电化学测试装置，解决了以往对实际情况下微生物腐蚀过程电化学信号进行监测的问题，可以方便准确地测量动态条件下试样表面的电化学信号。
本发明由电机、转轴、碳刷、夹具、三电极系统、信号传导通路、外接电化学测试仪器、密封试验箱、恒温水浴、细菌培养箱、废液回收箱等部分组成。电机与转轴通过连轴器相连，通过轴承把转轴固定于密封试验箱上盖，试样夹具固定于转轴的另一端。三电极系统通过信号传导通路与外接电化学测试仪器相连。图1中A区域是本装置的工作电极电信号引出的关键部分，包含带压簧的碳刷2、碳刷架1、套在转轴3上的铜环26、三个与不同试样连通插孔29和与铜环连通插头28(如图2所示)，利用碳刷与铜环的摩擦接触解决动态与静态的转换，通过插孔29改变所测试样。B区域是工作试样与导线的接触结构，其放大图如图4所示，包含导线14、铜片34、压簧33和电化学测试试样18，其中导线14与铜片34通过焊接相连，利用压簧的压力使铜片与试样的接触良好。使用环形铂丝做辅助电极19和四盐桥20参比电极以消除试样旋转时由于电极之间距离的变化而引起的电极间溶液电阻变化带来的影响。夹具结构如图3所示，上盘13设有电化学测试试样夹槽30、非电化学测试试样夹槽31、导线夹槽32，下盘16设有电化学试样夹槽30、试样夹槽31。金属网屏蔽罩17罩在容器周围减小外界电信号对测试过程的干扰。为解决长时间动态微生物实验环境菌种数量减少的问题，通过溶液出口开关8和菌液注入开关21进行溶液更换使环境实现微生物连续供应。
本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：利用强度高、化学性质稳定的聚四氟乙烯作为转轴和夹具的原材料，通过嵌于转轴四周带有绝缘外皮的铜导线14连接夹具上的试样与铜环26。采用碳刷与铜环的摩擦接触来解决工作电极信号传导动态到静态的转变。通过不同的插孔与插头的连接来改变测试对象。利用外置的两个容器通过溶液出口开关8和菌液注入开关21来实现试验过程中菌液的更新。3个电化学测试试样与和导线相连的铜片相接触，通过弹簧将其压紧来保证接触良好。
本装置的有益效果是，可以监测工作电极动态条件下的电化学信号(极化曲线、极化电阻和交流阻抗等)，提供腐蚀失重和形貌观察试样，装置箱体11由透明的有机玻璃制成试验过程中可以观察含有微生物的腐蚀介质的颜色和浑浊程度变化，两个外置的容器可以实现试验过程中菌液的更新，更加实用于微生物腐蚀行为和机理研究。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。其中，碳刷架1、碳刷2、转轴3、工作电极接头4、参比电极接头5、辅助电极接头6、密封圈7、溶液出口开关8、紧固螺栓(6个)9、箱盖10、箱体11、非电化学测试试样12、夹具上盘13、铜导线14、固定螺母15、夹具下盘16、金属网屏蔽罩17、电化学测试试样18、环形铂丝19、.盐桥(4个)20、菌液注入开关21、密封垫圈22、辅助电极支架23、轴承24、饱和KCl甘汞电极25(4个)、铜环26、连轴器27。
图2是图1中A区的结构示意图。插孔29、插头28。
图3是夹具上、下盘结构图。电化学试样夹槽30、试样夹槽31、导线夹槽32。
图4是图1中B区的结构示意图。接触铜片34、压簧33。
具体实施方式
将试样固定在试样夹具盘上，其中电化学测试试样通过压簧33的压力与铜片34良好接触，通过信号传导通路与工作电极接头4相连。调整环形铂丝19和盐桥20的鲁金毛细管口的位置，使三电极处于同一水平面。盖上箱盖10，用螺栓13紧固使容器密闭，通过菌液注入开关21将事先配置好的含细菌的溶液注入密闭容器，将容器放入恒温水浴锅中用以控制实验温度。通过连轴器27将转轴与可控速电机相连从而调整并满足不同实验要求的转速。将设备的工作电极接头4、参比电极接头5、辅助电极接头6分别与电化学工作站三电极相连，用金属网屏蔽罩17罩在容器四周。在测试过程可通过插头28来选择不同的试样进行测量。通过溶液出口开关8和菌液注入开关21来实现试验过程中菌液的更新。

Claims (5)

1.一种动态环境微生物电化学腐蚀实验装置，其特征是由电机、转轴、碳刷、夹具、三电极系统、信号传导通路、外接电化学测试仪器、密封试验箱、恒温水浴、细菌培养箱、废液回收箱组成；电机与转轴通过连轴器相连，通过轴承把转轴固定于密封试验箱上盖，试样夹具固定于转轴的另一端；三电极系统通过信号传导通路与外接电化学测试仪器相连；本装置的工作电极电信号引出的部分，包含带压簧的碳刷(2)、碳刷架(1)、套在转轴(3)上的铜环(26)、三个与不同试样连通插孔(29)和与铜环连通插头(28)，利用碳刷与铜环的摩擦接触解决动态与静态的转换，通过插孔(29)改变所测试样；工作试样与导线的接触结构，包含导线(14)、铜片(34)、压簧(33)和电化学测试试样(18)，其中导线(14)与铜片(34)通过焊接相连，利用压簧的压力使铜片与试样的接触良好。
2.如权利要求所述一种动态环境微生物电化学腐蚀实验装置，其特征是三电极系统中使用环形铂丝做辅助电极(19)和四盐桥(20)参比电极。
3.如权利要求所述一种动态环境微生物电化学腐蚀实验装置，其特征是夹具结构中上盘(13)设有电化学测试试样夹槽(30)、非电化学测试试样夹槽(31)、导线夹槽(32)，下盘(16)设有电化学试样夹槽(30)、试样夹槽(31)。
4.如权利要求所述一种动态环境微生物电化学腐蚀实验装置，其特征是在容器周围罩有金属网屏蔽罩(17)。
5.如权利要求所述一种动态环境微生物电化学腐蚀实验装置，其特征是装置两侧设有溶液出口开关(8)和菌液注入开关(21)，通过溶液出口开关(8)和菌液注入开关(21)进行溶液更换使环境实现微生物连续供应。
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