CN104568733A - 流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，主体为一圆柱玻璃空腔，圆柱玻璃空腔两端为聚四氟乙烯堵头，一端堵头上设有工作电极触孔，另一端接有辅助电极及其导线，圆柱玻璃空腔上方分布有进出口、参比电极测孔及参比电极、腐蚀介质理化性质监测孔。利用工作电极触孔和工作电极触点固定研究金属材料试片，实验中通过进出口的导引使流经研究金属材料试片的液体成为流动腐蚀介质，参比电极通过参比电极测孔接入圆柱玻璃空腔内部，可对金属材料进行极化扫描、交流阻抗谱等电化学测试，准确获取动态腐蚀过程中的金属腐蚀特性，获得动态腐蚀过程中的腐蚀数据，有利于更好地分析金属材料在流动腐蚀环境中的腐蚀机理。

Description

流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置

技术领域

本发明属于电化学腐蚀测量领域，具体为一种流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置。

背景技术

我国给水管道主要为金属材质，每年因管网漏损都会产生巨大的能源和经济损失，而金属管道腐蚀是管网漏损失效的重要原因之一。电化学测量方法作为观测材料耐蚀性能的一种手段，由于其快速、可连续监测等优点而被广泛用于金属给水管道腐蚀的实验研究。但现有电化学监测装置尚不能对流动腐蚀介质中的金属材料进行实时电化学腐蚀测量，无法获得动态腐蚀过程中的腐蚀数据，同时因工作电极制作繁琐和反应面积不易确定等问题，限制了电化学方法在金属腐蚀领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，解决现有技术中电化学腐蚀测量存在的无法对流动腐蚀介质中的金属材料进行实时电化学腐蚀测量等问题；同时，该装置可以采用研究金属材料试片直接用作工作电极，省略了制作专用工作电极的工作步骤，大大降低了电化学监测的成本，增强了该装置的适应性。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，其特征在于，该实验装置设有圆柱玻璃空腔、聚四氟乙烯堵头、工作电极触孔、工作电极触点、参比电极测孔、参比电极、辅助电极、腐蚀介质理化性质监测孔，具体结构如下：

装置主体为一圆柱玻璃空腔，空腔两端为聚四氟乙烯堵头，一端堵头上设有工作电极触孔，外部有一带螺丝杠的工作电极触点，另一端堵头接有辅助电极及导线，圆柱玻璃空腔上方分布有进出口、参比电极测孔、参比电极、腐蚀介质理化性质监测孔。

而且，所述流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，该装置可以直接采用研究金属材料试片用作工作电极，研究金属材料试片置于工作电极触孔和工作电极触点之间。

而且，所述流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，工作电极触孔为聚四氟乙烯堵头中心一圆形小孔，工作电极触点为圆柱玻璃空腔外一铜片与绝缘材料粘合的方块，绝缘材料后接有螺丝杠，铜片上有接头用以连接电化学工作站。

而且，所述流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，参比电极通过参比电极测孔接入圆柱玻璃空腔内部，参比电极上部有金属接头用以连接电化学工作站。

而且，所述流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，辅助电极为置于圆柱玻璃空腔一端的大面积铂网，聚四氟乙烯堵头内置铜导线和接头用以连接电化学工作站。

而且，所述流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，腐蚀介质理化性质监测孔为实验装置上方4个玻璃小口，理化性质监测探头通过密封装置经玻璃小口伸入装置内部。

而且，所述流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，该试验装置可以通过进出口装置接入循环系统，进行腐蚀介质的电化学动态监测。

本发明的流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，解决了现有腐蚀测试实验中无法对流动腐蚀介质中的金属材料进行电化学测试的问题。该实验装置主体为一圆柱玻璃空腔，圆柱玻璃空腔两端为聚四氟乙烯堵头，一端堵头上设有工作电极触孔，另一端接有辅助电极及其导线，圆柱玻璃空腔上方分布有进出口、参比电极测孔及参比电极、腐蚀介质理化性质监测孔。本发明流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，利用工作电极触孔和工作电极触点固定研究金属材料试片，实验中通过进出口的导引使流经研究金属材料试片的液体成为流动腐蚀介质，参比电极通过参比电极测孔接入圆柱玻璃空腔内部，可对金属材料进行极化扫描、交流阻抗谱等电化学测试，准确获取动态腐蚀过程中的金属腐蚀特性。本发明可以将流动腐蚀介质中的腐蚀过程和电化学测试方法结合起来，获得动态腐蚀过程中的腐蚀数据，同时工作电极接入方式使得工作电极反应面积更易计算和控制，工作电极的制作也得到了极大简化，使得电化学腐蚀测量更为快捷、准确，有利于更好地分析金属材料在流动腐蚀环境中的腐蚀机理。

本发明的优点和有益效果是：

1、本发明流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，用于对流动腐蚀介质中的金属材料进行实时电化学腐蚀测量。

2、本发明装置在使用时有流动腐蚀介质通过，利用以研究金属材料试片为工作电极的三电极测量体系，能够对研究金属材料在流动腐蚀介质中的腐蚀过程进行电化学测量。

3、本发明装置中的研究金属材料试片置于工作电极触孔和工作电极触点之间，腐蚀反应面积可以借助工作电极触孔进行确定和控制，同时通过螺丝杠与装置形成固定和密封，便于进行多种形状的金属材料腐蚀监测。

4、本发明装置固定了参比电极和辅助电极与工作电极(研究金属材料试片)之间的相对位置，便于进行重复性腐蚀监测实验。

5、本发明装置上方设置四个腐蚀介质理化性质监测孔，监测探头可通过该孔伸入流动介 质中进行实时理化性质监测，从而获得更多的数据资料，以便更好地分析流动腐蚀过程。

附图说明

图1为流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置的结构主视图；

图2为流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置的结构俯视图；

图3为图2的I-I截面图；

图4为图2的II-II截面图；

图5为图1带矩形研究金属试片示意图；

图6为图4带矩形研究金属试片示意图；

图中，1、圆柱玻璃空腔；2、聚四氟乙烯堵头；3、工作电极触孔；4、工作电极触点；5、参比电极；6、参比电极测孔；7、辅助电极；8、腐蚀介质理化性质监测孔；9、腐蚀介质进口；10、腐蚀介质出口；11、螺旋丝杠；12、矩形研究金属试片。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置主要包括：圆柱玻璃空腔1、聚四氟乙烯堵头2、工作电极触孔3、工作电极触点4、参比电极5、参比电极测孔6、辅助电极7、腐蚀介质理化性质监测孔8、腐蚀介质进口9、腐蚀介质出口10、螺旋丝杠11等，结合图5和图6，实验中具体连接关系如下：流动腐蚀介质经由圆柱玻璃空腔1上的腐蚀介质进口9和腐蚀介质出口10通过实验装置，借助工作电极触点4后螺旋丝杠11的作用，矩形研究金属试片12与聚四氟乙烯堵头2上的工作电极触孔3紧密接触形成密封，参比电极5通过参比电极测孔6斜插入圆柱玻璃空腔1，而且底端与矩形研究金属试片12相对，辅助电极7通过聚四氟乙烯堵头2内置铜导线和接头连接至电化学工作站，圆柱玻璃空腔1上方开有四个腐蚀介质理化性质监测孔8。

本发明装置中的矩形研究金属试片12置于工作电极触孔3和工作电极触点4之间，腐蚀反应面积可以借助工作电极触孔3进行确定和控制，同时通过螺旋丝杠11与圆柱玻璃空腔1形成固定和密封，便于进行多种形状的金属材料腐蚀监测。

本发明装置设置四个腐蚀介质理化性质监测孔8，监测探头可通过该孔伸入流动介质中进行实时理化性质监测，从而获得更多的数据资料，以便更好地分析流动腐蚀过程。

本发明与电化学工作站联用，实时腐蚀监测采用三电极测量体系，具体是工作电极(矩形研究金属试片12)、参比电极5和辅助电极7，其工作原理是工作电极(矩形研究金属试片12)是要研究的金属材料，辅助电极7是为了和工作电极(矩形研究金属试片12)形成电流回路，因为一定条件下参比电极5的电极电位恒定，所以只要测出工作电极(矩形研究金属 试片12)和参比电极5之间的电位差，也就知道工作电极(矩形研究金属试片12)的电极电位。另一方面工作电极(矩形研究金属试片12)和辅助电极之间的电流可以测定，所以可以做出描述工作电极(矩形研究金属试片12)性质的电化学曲线。

实验时，腐蚀介质经由腐蚀介质进口9和腐蚀介质出口10流过实验装置，工作电极(矩形研究金属试片12，置于工作电极触孔3和工作电极触点4之间)、参比电极5和辅助电极7的电信号通过导线传至电化学工作站，并通过电化学测试软件予以记录分析。

以球墨铸铁材料在自来水中瞬时腐蚀速率测量为例，按照装置图接好各电极以及进出口，通入自来水待出口处流量(工作电极表面流速约为1m/s)稳定后，打开电化学工作站，输入研究金属材料特性和实验条件(25℃下)等基本参数，选择测量方法为稳态极化动电位扫描，设置扫描电位：-0.05V～0.05V(相对于开路电位)，扫描速度：0.1mV/s，待开路电位稳定后，开始测量，最后由测得的腐蚀电流密度利用三参数拟合法计算，得到球墨铸铁材料在自来水中瞬时腐蚀速率为0.094mm/a，这与文献中结果是基本一致的。

结果表明，本发明一方面可以对流动腐蚀介质中的金属材料进行实时电化学腐蚀监测，另一方面以研究金属材料试片直接用作工作电极，省去了定制工作电极的繁琐步骤，降低了监测成本，增强了装置的适应性，且装置结构简单，实验操作方便，对于研究金属材料腐蚀机理，进一步分析腐蚀介质流动情况下的腐蚀机理有重要帮助。

Claims (7)

1.一种流动腐蚀介质中的金属腐蚀电化学实验装置，其特征在于，实验装置设有圆柱玻璃空腔、聚四氟乙烯堵头、工作电极触孔、工作电极触点、参比电极测孔、参比电极、辅助电极、腐蚀介质理化性质监测孔；装置主体为一圆柱玻璃空腔，空腔两端为聚四氟乙烯堵头，一端堵头上设有工作电极触孔，外部有一带螺丝杠的工作电极触点，另一端堵头接有辅助电极及导线，圆柱玻璃空腔上方分布有进出口、参比电极测孔、参比电极、腐蚀介质理化性质监测孔。

2.按照权利要求1所述的实验装置，其特征在于该装置直接采用研究金属材料试片用作工作电极，研究金属材料试片置于工作电极触孔和工作电极触点之间。

3.按照权利要求2所述的实验装置，其特征在于，工作电极触孔为聚四氟乙烯堵头中心一圆形小孔，工作电极触点为圆柱玻璃空腔外一铜片与绝缘材料粘合的方块，绝缘材料后接有螺丝杠，铜片上有接头用以连接电化学工作站。

4.按照权利要求1所述的实验装置，其特征在于，参比电极通过参比电极测孔接入圆柱玻璃空腔内部，参比电极上部有金属接头用以连接电化学工作站。

5.按照权利要求1所述的实验装置，其特征在于，辅助电极为置于圆柱玻璃空腔一端的铂网，聚四氟乙烯堵头内置铜导线和接头用以连接电化学工作站。

6.按照权利要求1所述的实验装置，其特征在于，腐蚀介质理化性质监测孔为实验装置上方4个玻璃小口，理化性质监测探头通过密封装置经玻璃小口伸入装置内部。

7.按照权利要求1所述的实验装置，其特征在于，试验装置通过进出口装置接入循环系统，进行流态腐蚀介质的电化学监测。