CN103323387A - 一种原位加载的电化学腐蚀模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种原位加载的电化学腐蚀模拟装置,涉及材料技术领域。该模拟装置由电解池、电解池上盖、参比电极、辅助电极、工作电极、拉伸试验机的夹具、温度计及电解液组成,其中,拉伸试验机的夹具与拉伸试验机相连,工作电极穿过沿着电解池的安装样品的下孔,密封固定,电解池中有电解液,保持电解池上盖上安装样品的上孔与电解池的安装样品的下孔在同一纵向平面上,在电解池上盖的插入参比电极的小孔、插入辅助电极的小孔以及插入温度计的小孔中分别插有参比电极、辅助电极和温度计。工作时施加载荷,进行原位加载的电化学腐蚀模拟试验。该装置不仅能够调节电解液的温度、酸碱度、离子种类等参数,还能实时调节载荷大小和载荷方式。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域,具体而言涉及一种原位加载的电化学腐蚀模拟装置。
背景技术
随着社会的发展,自然环境的日益恶化,气候经常出现严重异常,极端天气频发。如沙尘暴、冰冻灾害等,使正在服役的结构被迫承载一定的载荷,造成构件的力学性能下降,同时材料的表面性能受到严重的影响,因此,材料在自然环境中的可靠性也受到日益严峻的挑战。
材料的可靠性是衡量材料使用寿命的重要指标。材料表面的状况与其后期使用寿命直接相关。对于材料,尤其是金属材料在自然环境中的可靠性与其表面的电子得失密切相关,因此在工程领域,材料的可靠性通常采用电化学方法进行评价。但是,电解质的溶液参数,如温度、电解质种类等往往会对材料的性能产生严重影响,甚至发生腐蚀失效。
然而目前在材料的性能和可靠性研究方面,经常是多注重材料的力学性能研究,或者材料在某一环境介质中电化学性能的研究。即使有些兼顾两者的研究,由于设备的限制,也是将力学性能和电化学性能的研究分割开来进行,先研究力学性能或先研究电化学性能。但是如果要研究力学参数和电化学参数对材料性能的相互作用,必须同时对材料的力学性能和电化学性能进行原位在线检测,本发明正是在这一研究背景下产生出来的,完全满足了这一需求。
发明内容
本发明的目的是针对载荷和电解液的溶液参数对材料的影响,提供一种更能真实地反应在加载状态下电解质溶液对材料表面状态影响的模拟装置—一种原位加载的电化学腐蚀模拟装置。该装置不仅能够调节电解液的温度、酸碱度、离子种类等参数,还能实时调节载荷大小和载荷方式。
为了实现上述的功能,本发明采用如下技术手段实现本发明的目的:将拉伸试样8穿过沿着电解池13的底部小孔6,密封固定后,向电解池中加入电解液14,保持小孔3与小孔6平行,盖上电解池上盖1。在上盖的小孔2、5和4中分别插上参比电极10、辅助电极9和温度计11。在试样8上夹上拉伸试验机的夹具7和7’。将参比电极10、辅助电极9和工作电极8与电化学工作站的三个电极相连,工作时保证参比电极10、辅助电极9和温度计11的工作部分均在电解液的液面12以下,施加载荷,进行原位加载的电化学腐蚀模拟试验。
本发明还在于电解池和电解池上盖均采用透明的有机玻璃制备。
本发明还在于电解液种类和温度决定对材料表面的侵蚀能力大小。
本发明还在于载荷大小和施载方式决定对材料表面状态的变化和影响。
本发明还在于参比电极位于工作电极和辅助电极之间,离工作电极稍近,且工作电极的标距表面与铂网电极平面相互平行。
本发明还在于拉伸试样下端插入电解池的部分通过聚四氟乙烯防水带缠紧,防止电解液渗漏。
本发明还在于本系统中拉伸试验机的夹具头完全用聚四氟乙烯包裹严实,保证和试样完全绝缘。
本发明还在于本模拟装置通过改变加载方法,研究载荷类型和大小对拉伸试样的后期使用过程中电化学性能的影响。
本发明还在于本模拟装置通过原位的电化学监控,研究施加载荷对拉伸试样的实时的电化学性能的影响。
本发明还在于本模拟装置通过原位的力学性能测试和电化学检测,研究载荷和电化学参数对材料性能的交互作用。
本发明还在于将电解质的溶液参数和载荷因素对材料表面的影响结合起来,研究这些因素对材料表面固有性质的电化学性能的作用。
本发明还在于进行材料的力学性能和电化学性能的原位在线检测,实时检测力学参数和电化学参数对材料性能影响的交互作用。
本发明还在于充分利用电化学仪器及拉伸试验机设备的准确性,严格控制各个影响因素的变化。
本发明还在于采用的实验室条件容易控制、观测和保持,试验结果重现性好,试验周期较短,能方便地评价材料表面的性质和状态。
本发明优点:该装置不仅能够调节电解液的温度、酸碱度、离子种类等参数,并且可以通过原位的力学性能测试和电化学检测,研究载荷和电化学参数对材料性能的交互作用。实时调节载荷大小和载荷方式。拉伸试样下端插入电解池的部分通过聚四氟乙烯防水带缠紧,防止电解液渗漏。
附图说明
图1为原位加载电化学腐蚀装置的主视图。
图2为原位加载电化学腐蚀装置的俯视图。
图3为本发明原位加载电化学腐蚀装置结构示意图。
图中,1-电解池上盖,2-插入参比电极的小孔,3-安装样品的上孔,4-插入温度计的小孔,5-插入辅助电极的小孔,6-安装样品的下孔,7-拉伸试验机的下夹具,7’-拉伸试验机的上夹具,8-工作电极,9-辅助电极,10-参比电极,11-温度计,12-电解液的液面,13-电解池,14-电解液。
具体实施方式
本发明涉及一种原位加载的电化学腐蚀模拟装置,主要由电解池13、电解池上盖1、工作电极8、参比电极10、辅助电极9和拉伸试验机的夹具7,7’、温度计11及电解液14组成,其中,拉伸试验机的夹具7和7’与拉伸试验机相连,工作电极8穿过沿着电解池13的安装样品的下孔6,密封固定,电解池13中有电解液14,保持电解池上盖1上安装样品的上孔3与电解池13的安装样品的下孔6平行,在电解池上盖1的插入参比电极的小孔2、插入辅助电极的小孔5以及插入温度计的小孔4中分别插有参比电极10、辅助电极9和温度计11,在工作电极8上夹上拉伸试验机的夹具7和7’,将参比电极10、辅助电极9和工作电极8与电化学工作站的三个电极相连。电解池13和电解池上盖1采用透明的有机玻璃制备。参比电极10位于工作电极8和辅助电极9之间,离工作电极8稍近,且工作电极8标距表面与辅助电极平行。工作电极8下端插入电解池的部分使用聚四氟乙烯防水带密封。拉伸试验机夹具7和7’的夹具头完全用聚四氟乙烯密封。
在图3中,加工夹持端与电解池13安装样品的下孔6尺寸相同的工作电极8,将工作电极8穿过沿着电解池13安装样品的下孔6,采用聚四氟乙烯密封。固定电解池13后,向其中加入电解液14,使电解液完全没过工作电极8的标距,并使电解液没过工作电极的上下夹持端相同的长度。保持安装样品的上孔3与安装样品的下孔6平行,盖上电解池上盖1。在上盖上的插入参比电极的小孔2、插入辅助电极的小孔5以及插入温度计的小孔4中分别插上参比电极10、辅助电极9和温度计11。在工作电极8的上下两个夹持端上夹上拉伸试验机的夹具7和7’。将参比电极10、辅助电极9和工作电极8与电化学工作站的三个电极相连,启动电化学软件,同时对工作电极施加载荷,进行原位加载的电化学腐蚀模拟试验。
试验结束后,取出参比电极、辅助电极和温度计,冲洗干净。取下拉伸试验机的夹具。取出试验后的样品。回收处理废电解液,清洗电解池。
Claims (5)
1.一种原位加载电化学腐蚀模拟装置,其特征在于:该模拟装置由电解池(13)、电解池上盖(1)、参比电极(10)、辅助电极(9)、工作电极(8)、拉伸试验机的夹具(7)和夹具(7’)、温度计(11)及电解液(14)组成,其中,拉伸试验机的夹具(7)和夹具(7’)与拉伸试验机相连,工作电极(8)穿过沿着电解池(13)的安装样品的下孔(6),密封固定,电解池(13)中有电解液(14),保持电解池上盖(1)上安装样品的上孔(3)与电解池(13)的安装样品的下孔(6)在同一纵向平面上,在电解池上盖的插入参比电极的小孔(2)、插入辅助电极的小孔(5)以及插入温度计的小孔(4)中分别插有参比电极(10)、辅助电极(9)和温度计(11),加载实验时,在工作电极(8)上夹上拉伸试验机的夹具(7)和夹具(7’),同时将参比电极(10)、辅助电极(9)和工作电极(8)与电化学工作站的三个电极相连,工作时保证参比电极(10)、辅助电极(9)和温度计(11)的工作部分均在电解液的液面(12)以下,进行原位的电化学测试。
2.根据权利要求1所述的原位加载电化学腐蚀模拟装置,其特征在于:电解池和电解池上盖采用透明的有机玻璃制备。
3.根据权利要求1所述的原位加载电化学腐蚀模拟装置,其特征在于:参比电极(10)位于工作电极(8)和辅助电极(9)之间,离工作电极(8)稍近,且工作电极(8)的标距表面与辅助电极(9)平面相互平行。
4.根据权利要求1所述的原位加载电化学腐蚀模拟装置,其特征在于:工作电极(8)下端插入电解池的部分使用聚四氟乙烯防水带密封。
5.根据权利要求1所述的原位加载电化学腐蚀模拟装置,其特征在于:拉伸试验机的夹具(7)和夹具(7’)的夹具头完全用聚四氟乙烯密封。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130925 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |