CN105547989B - 一种金属动态腐蚀的电化学测试实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属动态腐蚀的电化学测试实验装置，主体为流水槽，流水槽整体是由聚四氟乙烯加工而成，上方为PVC透明参比电极套板，用来放置及固定参比电极，下面则分别有一个对电极固压板和工作电极固压板，用来固定对电极、工作电极和外接接口，并防止流水槽上的两个电极触口漏水。开启电化学工作站、循环水系统，开始动态腐蚀的电化学测试实验，在电脑上观察样品动态腐蚀的动电位极化曲线以及交流阻抗谱等实验结果，准确获取动态腐蚀过程中的金属腐蚀特性。本发明的优点是：与其他的腐蚀实验方法相比，将原来的静态腐蚀变为动态腐蚀，与实际腐蚀情况更加接近，并且可实时监测其腐蚀情况，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

一种金属动态腐蚀的电化学测试实验装置

技术领域

本发明属于电化学腐蚀测量领域，具体为金属动态腐蚀的电化学测试实验装置。

背景技术

金属腐蚀可分为电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀等几种类型, 其中电化学腐蚀是防腐蚀领域中最重要的研究对象, 是指金属在水溶液中形成电池而引起的腐蚀。而电化学腐蚀又可分为静态腐蚀和动态腐蚀，在一般的腐蚀实验中我们一般都是静态腐蚀实验，很少进行相关的动态腐蚀实验，动态腐蚀实验情况却更加贴近我们实际生活情况，利用动态腐蚀实验可以很好的模拟轮船在海洋中航行所遇到的腐蚀状况。

发明内容

针对静态腐蚀实验无法完全模仿轮船在海洋环境中航行所遇到的腐蚀情况，本发明提供了一种工艺简单，可大致模拟轮船在海洋环境中航行所遇到的腐蚀情况的实验装置，解决现有技术中电化学腐蚀测量存在的无法对动态腐蚀液中的金属材料进行实时电化学腐蚀测量等问题。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种金属动态腐蚀的电化学测试实验装置，其特征在于，实验装置设有流水槽、电极套板、固压板、外接接口、电极触孔、M5螺丝孔，具体结构如下：装置主体为流水槽，流水槽的中间和尾端分别为工作电极触孔、对电极触孔，两槽壁上有四个M5螺丝孔，对应电极套板上的四个螺丝孔，用来固定电极套板，电极套板中间有一个用来固定残壁电极的孔，流水槽底部两个固压板的位置上也有对应的螺丝孔，并且两固压板中间各有一个小孔来接通外接接口；本装置还设置有循环腐蚀液系统、电化学工作站、水流测速仪。

所述工作电极直接采用研究金属样品，金属样品置于工作电极触孔与外接接口之间。

工作电极触孔为聚四氟乙烯流水槽中间一方形小孔，外接接口上的铜片与工作电极紧密贴合并穿过固压板中间的小孔外延一导线与铜片焊连在一起，导线可连接电化学工作站。

在流水槽工作电极上方通过参电极套板固定参比电极，参比电极上部有金属接头用以连接电化学工作站。

对电极触孔为聚四氟乙烯流水槽中间一方形孔，外接接口上的铜片与对电极紧密贴合并穿过固压板中间的小孔外延一导线与铜片焊连在一起，导线可连接电化学工作站，对电极触孔与工作电极触孔大小比为9:1。

配套装置中的循环腐蚀液系统可调节腐蚀液流速，水流测速仪可测量腐蚀液流速。

本发明的金属动态腐蚀的电化学测试实验装置，解决了现有腐蚀测试实验中无法对金属样品的动态腐蚀情况进行电化学测试的问题。该实验装置主体为一流水槽，流水槽整体是由聚四氟乙烯加工而成，上方为PVC透明参比电极套板，用来放置及固定参比电极，下面则分别有一个对电极固压板和工作电极固压板，用来固定对电极、工作电极和外接接口，并防止流水槽上的两个电极触口漏水。本发明金属动态腐蚀的电化学测试实验装置，利用工作电极触孔、外接接口和固压板固定研究金属样品，实验中通过进出口的导引使流经金属样品的液体成为流动腐蚀液，参比电极通过电极套板孔固定在工作电极上方，可对金属样品进行动电位极化曲线、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液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，同时通过循环腐蚀液系统可以调节腐蚀液的流速，使用水流测速仪可以获得腐蚀液的流速。

本发明的优点和有益效果是：（1）本发明金属动态腐蚀的电化学测试实验装置，可对动态腐蚀实验中的金属样品进行实时电化学腐蚀监测。（2）本发明装置中的三电极系统可对金属样品在流动腐蚀液中的腐蚀过程进行电化学测量。（3）本发明装置中的金属样品和对电极可以通过外接接口与电化学工作站相连，并通过固压板可以将金属样品和对电极紧紧压实在工作电极触孔和对电极触孔上，防止流动腐蚀液的溢出。（4）本发明装置中工作电极、对电极、参比电极之间所处的位置都恰当合适，便于进行金属样品动态腐蚀实验的电化学监测。（5）本发明装置中的循环水系统和水流测速仪可以调节腐蚀液的流速，并可对腐蚀液的流速大小进行测量，连接电化学工作站可以观察到腐蚀液不同流速状态下金属样品的腐蚀情况。

附图说明

图 1 动态腐蚀水槽形状3D俯视图。

图 2 动态腐蚀水槽形状3D 侧视图。

图3动态腐蚀水槽CAD三视图。

a为主视图，b为俯视图，c为左视图。

1、流水槽，2、电极套板,3、固压板,4、外接接口,5、工作电极触孔，6、对电极触孔，7、M5螺丝孔,8、进液口，9、出液口。

具体实施方式

具体实施例：

如图1所示，本发明金属动态腐蚀的电化学测试实验装置主要包括：流水槽1、工作电极触孔5、对电极触孔6、M5螺丝孔7、固压板3、电极套板2、进液口8、出液口9、外接接口4等，结合图3，实验中具体连接关系如下：腐蚀液经由循环腐蚀液系统中的导管流入到进液口8，再通过固压板3将外接接口4、金属样品和对电极固定在工作电极触孔5和对电极触孔6上并通过螺丝孔7用螺丝拧紧使彼此紧密接触形成密封，同时流水槽1上方的电极套板2也用螺丝拧紧固定在上方并固定好参比电机使之正处于工作电极上面，将外接接口4和参比电极与电化学工作站相连，最后腐蚀液流经工作电极触孔5、对电极触孔6以及出液口9，从出液口9流入循环腐蚀液系统内进行下一个循环。

本发明装置中的金属样品置于固压板、外接接口和工作电极触孔之间，腐蚀反映面积可以借助工作电极触孔进行确定和控制，同时通过M5螺丝孔与流水槽形成固定和密封。

本发明装置中的外接接口是一块铜片中间竖直焊连着一根铜丝导线，将导线穿过固压板正中的导线孔可以使得铜片一边与金属样品和对电极紧密接触，另一边的导线可以与电化学工作站相连。

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（金属样品）、参比电极和对电极，其工作原理是工作电极是要研究的金属材料，对电极是为了和工作电极形成电流回路，因为一定条件下参比电极的电极电位恒定，所以只要测出工作电极和参比电极之间的电位差，也就知道工作电极的电极电位。另一方面工作电极和对电极之间的电流可以测定，所以可以做出描述工作电极性质的电化学曲线。

实验时，腐蚀液经由进液口进入实验装置，腐蚀液依次经过工作电极触孔、参比电极、对电极触孔和出液口，所产生的电信号通过外接接口传至电化学工作站，并通过电化学测试软件予以记录分析。

本发明装置中的循环腐蚀液系统可以调节腐蚀液在实验装置中的流速，并可通过水流测速仪对腐蚀液进行流速测定，获得具体的腐蚀液流速，因与电化学工作站联用，所以可以测量腐蚀液不同流速状态下的动电位极化曲线和交流阻抗谱等腐蚀数据。

结果表明，本发明可以用于金属样品动态腐蚀情况的实时监测，与一般的金属样品静态电化学腐蚀的测量有很大的不同，使电化学腐蚀实验更加贴近实际生活，且装置结构简单，实验操作方便，对于研究金属样品模拟海洋环境下动态腐蚀机理有重要的帮助。

Claims (3)

1.一种金属动态腐蚀的电化学测试实验装置，其特征在于，实验装置设有流水槽、电极套板、固压板、外接接口、电极触孔、M5螺丝孔；装置主体为流水槽，流水槽的中间和尾端分别为工作电极触孔、对电极触孔，两槽壁上有四个M5螺丝孔，对应电极套板上的四个螺丝孔，用来固定电极套板，电极套板中间有一个用来固定参比电极的孔，流水槽底部两个固压板的位置上也有对应的螺丝孔，并且两固压板中间各有一个小孔来接通外接接口导线；本装置还设有循环腐蚀液系统、电化学工作站、水流测速仪，所述流水槽整体是由聚四氟乙烯加工而成，工作电极直接采用研究金属样品，金属样品置于工作电极触孔与外接接口之间，工作电极触孔为聚四氟乙烯流水槽中间一方形小孔，外接接口上的铜片与工作电极紧密贴合，并且穿过固压板中间的小孔外延一导线与铜片焊连在一起，导线连接电化学工作站，对电极触孔为聚四氟乙烯流水槽中间一方形孔，外接接口上的铜片与对电极紧密贴合，并且穿过固压板中间的小孔外延一导线与铜片焊连在一起，导线可连接电化学工作站，对电极触孔与工作电极触孔大小比为9:1。

2.按照权利要求1所述一种金属动态腐蚀的电化学测试实验装置，其特征在于，在流水槽工作电极上方通过参电极套板固定参比电极，参比电极上部有金属接头用以连接电化学工作站。

3.按照权利要求1所述一种金属动态腐蚀的电化学测试实验装置，其特征在于，配套装置中的循环腐蚀液系统可调节腐蚀液流速，水流测速仪可测量腐蚀液流速。