CN117288668A - 金属材料耐腐蚀性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属材料耐腐蚀性能测试装置及测试方法，测试装置包括腐蚀溶液供给模块、蠕动泵、浸泡腐蚀模块、点腐蚀模块和缝隙腐蚀模块，测试时蠕动泵选择性地从腐蚀溶液供给模块中的多个供给容器抽取相应的溶液后有三个输出支路可供选择，第一支路连接浸泡腐蚀模块，第二支路连接点腐蚀模块，第三支路连接缝隙腐蚀模块。通过本发明的测试装置及测试方法，能够根据需要切换不同的腐蚀试验，或同时进行三种不同类型的腐蚀试验，测试效率高；且进行缝隙腐蚀时采用不同斜度的楔块构造缝隙，有利于在完成缝隙腐蚀后快速排干腐蚀溶液的同时便于替换不同斜度的楔块，能够模拟更多的缝隙尺寸。

Description

金属材料耐腐蚀性能测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于金属材料研发领域，具体涉及一种金属材料耐腐蚀性能测试装置及测试方法。

背景技术

金属材料的研发过程中涉及材料的各种性能测试，其中金属材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为金属的耐腐蚀性，耐腐蚀性是金属材料重要的性能指标之一。凡有金属使用的地方，就有各种类型的腐蚀问题，常见的腐蚀分类按照腐蚀机制可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀，其中电化学腐蚀最为普遍，对金属的危害最为严重；按照金属腐蚀破坏形态，可分为均匀腐蚀和局部腐蚀，其中局部腐蚀是指只发生在金属表面狭小区域的破坏，包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等，局部腐蚀其危害性比均匀腐蚀严重得多。

常用的检测金属耐腐蚀性的方法有化学浸泡试验，化学浸泡试验既可用于评定全面腐蚀行为，也可用于评定局部腐蚀行为。如果是评定局部腐蚀，可用点腐蚀试样、缝隙腐蚀试样或恒变形加载的应力腐蚀试样进行浸泡试验。然而，目前的腐蚀试验装置基本只能进行一种类型的腐蚀试验，不利于腐蚀多样性检测，而在金属材料的研发中，往往涉及多种类型的耐腐蚀性能检测，因此，设计一种能够进行更全面的耐腐蚀性能测试的装置及测试方法很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属材料耐腐蚀性能测试装置及测试方法，装置结构设计合理，能根据需求切换不同类型的腐蚀试验，或同时进行三种类型的腐蚀试验，提高腐蚀测试效率。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，包括腐蚀溶液供给模块、蠕动泵、浸泡腐蚀模块、点腐蚀模块和缝隙腐蚀模块，腐蚀溶液供给模块包括多个供给容器，不同的供给容器中盛有不同的腐蚀溶液，所述多个供给容器分别通过电磁阀与蠕动泵连接，蠕动泵选择性地从所述多个供给容器抽取相应的溶液后有三个输出支路可供选择，第一支路连接浸泡腐蚀模块，第二支路连接点腐蚀模块，第三支路连接缝隙腐蚀模块，第一支路、第二支路、第三支路上均安装有电磁阀。

进一步地，所述浸泡腐蚀模块包括浸泡腐蚀箱、试样架、第一驱动机构、红外烘烤灯、第一加热管，浸泡腐蚀箱包括第一进液口、第一出液口、第一进气口和第一出气口，所述第一支路连接至所述第一进液口，所述试样架上悬挂有多个第一试件，通过所述第一驱动机构带动所述试样架进行旋转运动和上下运动，所述红外烘烤灯用于当所述第一试件伸出浸泡腐蚀箱的液面时烘干所述第一试件，所述第一进气口和第一出气口用于提供不同的腐蚀气氛，所述第一加热管设置于所述浸泡腐蚀箱的底部，用于提供不同温度的液体环境。

进一步地，所述点腐蚀模块包括快速调温模块、滴管、第二驱动机构、支撑平台，所述第二支路连接至所述滴管的进口，所述支撑平台上放置有多个第二试件，通过在所述第二支路上设置快速调温模块控制滴管中液体的温度，所述第二驱动机构带动滴管进行三维运动，以在所述多个第二试件的不同位置滴定腐蚀溶液。

进一步地，所述缝隙腐蚀模块包括储液箱、第二加热管、楔块、工作电极安装块、第三驱动机构、对电极、多个参比电极、电化学工作站，所述储液箱包括第二进液口、第二出液口、第二进气口和第二出气口，所述第三支路连接至所述第二进液口，工作电极安装块的下表面设置有多个第三试件作为工作电极，所述多个参比电极安装在所述楔块上，所述楔块的斜面与工作电极安装块的下表面相配合形成楔形缝隙，且所述多个参比电极与所述多个第三试件一一对应，所述缝隙与所述储液箱的右侧壁连通，越靠近所述储液箱的右侧壁，缝隙高度越大，所述对电极插入所述储液箱的腐蚀溶液中，所述工作电极、参比电极、对电极分别与电化学工作站的WE、RE、CE端连接，所述第二进气口和第二出气口用于提供不同的腐蚀气氛，所述第二加热管设置于所述储液箱的底部，用于提供不同温度的液体环境，所述楔块的右侧设置有所述第三驱动机构。

进一步地，所述多个供给容器包括供水容器，水溶液可以作为腐蚀溶液，也可以作为清洗溶液。

进一步地，通过所述第一驱动机构带动所述试样架旋转来搅拌腐蚀溶液，通过所述第一驱动机构带动所述试样架上下运动来实现周期浸润腐蚀。

进一步地，所述点腐蚀模块还包括设置在所述第二支路上的流量计，用于控制滴管中液体的流量。

进一步地，所述楔块包括若干不同斜度的楔块，所述第三驱动机构与所述楔块活动连接，用于替换不同斜度的楔块。

另一方面，本发明提供的一种金属材料耐腐蚀性能测试方法包括如下步骤：

（1）根据实际测试需求选择对应的腐蚀方式，打开对应供应容器、对应支路的电磁阀，启动蠕动泵；

（2）当选择浸泡腐蚀时，启动第一加热管提供浸泡腐蚀所需的温度，打开第一进气口、第二出气口，提供浸泡腐蚀所需的气氛，再启动第一驱动机构直至试样架上的多个第一试件完全浸入腐蚀溶液中，保持一定时间的浸泡腐蚀，腐蚀过程中通过第一驱动机构缓慢旋转试样架不断搅拌腐蚀溶液；完成一定时间的浸泡腐蚀后，启动第一驱动机构直至试样架上的多个第一试件完全伸出浸泡腐蚀箱的液面，打开红外烘烤灯烘干第一试件，保持一定的干燥时间；周期循环上述浸泡和干燥过程；试验完成后，确保第一加热管、第一驱动机构和红外烘烤灯关闭；

当选择点腐蚀时，启动第二驱动机构带动滴管至需要腐蚀的位置，打开快速调温模块，打开滴管开关，进行滴定腐蚀；关闭滴管开关，第二驱动机构带动滴管至下一个需要腐蚀的位置，再次打开滴管开关进行滴定腐蚀，直至完成所有位置的滴定；试验完成后，确保滴定开关、调温模块和第二驱动机构关闭；

当选择缝隙腐蚀时，启动第三加热管提供缝隙腐蚀所需的温度，打开第二进气口、第二出气口，提供缝隙腐蚀所需的气氛，将电化学工作站的CE端与对电极连接，将电化学工作站的WE、RE端分别与第一组第三试件、参比电极连接，开启电化学工作站，电化学工作站将采集的电化学信息进行处理和分析，得出腐蚀数据；关闭电化学工作站，将电化学工作站的WE、RE端分别与下一组第三试件、参比电极连接，进行下一组腐蚀试验和数据分析；待所有第三试件完成当前测试后，启动第三驱动机构将当前楔块抽出，替换不同斜度的楔块，重复进行多个第三试件的腐蚀试验和数据分析；试验完成后，断开电化学工作站与三电极的连接，确保第三加热管、第三驱动机构和电化学工作站关闭；

（3）关闭蠕动泵，关闭对应供应容器、对应支路的电磁阀，取出试件，进行金相显微分析。

本发明具有如下有益效果：（1）本发明的装置结构合理、操作简单，能够根据需要切换不同的腐蚀试验，即浸泡腐蚀试验、点腐蚀试验和缝隙腐蚀试验，或同时进行三种不同类型的腐蚀试验，提高腐蚀测试效率。（2）三种腐蚀类型均可以一次性进行多个试件的腐蚀测试，可进行相同待测试件的平行参照试验，提高试验准确性；也可以同时进行不同待测试件的腐蚀试验，进一步提高腐蚀测试效率。（3）采用楔块来构造楔形的腐蚀缝隙，更符合实际腐蚀场景下非平行缝隙的腐蚀情形；且采用越靠近所述储液箱的右侧壁缝隙高度越大的方式，一方面有利于在完成缝隙腐蚀后快速排干当前腐蚀溶液，另一方面也方便驱动机构在楔块右侧顺着斜面抽出楔块，替换不同斜度的楔块，模拟更多的缝隙尺寸。（4）三种腐蚀类型均能提供不同的腐蚀温度，且浸泡腐蚀试验和缝隙腐蚀试验还能根据需求提供不同的腐蚀氛围，满足更多腐蚀环境需求。

附图说明

图1为本发明提供的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置示意图；

附图中：1、2—电磁阀；3—浸泡腐蚀箱；4—第一试件；5—试样架；6—红外烘烤灯；7—第一驱动机构；8—第一加热管；9—快速调温模块；10—流量计；11—滴管；12—第二驱动机构；13—支撑平台；14—第二试件；15—储液箱；16—第二加热管；17—楔块；18—工作电极安装块；19—第三驱动机构；20—第三试件；21—参比电极；22—对电极。

实施方式

如图1所示，本发明提供的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，包括腐蚀溶液供给模块、蠕动泵、浸泡腐蚀模块、点腐蚀模块和缝隙腐蚀模块。腐蚀溶液供给模块包括多个供给容器，不同的供给容器中盛有不同的腐蚀溶液，所述多个供给容器包括供水容器，水溶液可以作为腐蚀溶液，也可以作为清洗溶液，所述多个供给容器分别通过电磁阀1与蠕动泵连接。蠕动泵有三个输出支路即第一支路、第二支路、第三支路可供选择，第一支路连接浸泡腐蚀模块，第二支路连接点腐蚀模块，第三支路连接缝隙腐蚀模块，第一支路、第二支路、第三支路上均安装有电磁阀2。

所述浸泡腐蚀模块包括浸泡腐蚀箱3、试样架5、第一驱动机构7、红外烘烤灯6、第一加热管8，浸泡腐蚀箱3包括第一进液口、第一出液口、第一进气口和第一出气口，所述第一支路连接至所述第一进液口。所述试样架5上悬挂有多个第一试件4，通过所述第一驱动机构7带动所述试样架5进行旋转运动和上下运动，其中，通过所述第一驱动机构7带动所述试样架5旋转来搅拌腐蚀溶液，通过所述第一驱动机构7带动所述试样架5上下运动来实现周期浸润腐蚀。所述红外烘烤灯6用于当所述第一试件4伸出浸泡腐蚀箱3的液面时烘干所述第一试件4，所述第一进气口和第一出气口用于提供不同的腐蚀气氛，所述第一加热管8设置于所述浸泡腐蚀箱3的底部，用于提供不同温度的液体环境。

所述点腐蚀模块包括快速调温模块9、流量计10、滴管11、第二驱动机构12、支撑平台13，所述第二支路连接至所述滴管11的进口，所述支撑平台13上放置有多个第二试件14，通过在所述第二支路上设置快速调温模块9控制滴管11中液体的温度，所述流量计10用于控制滴管11中液体的流量，所述第二驱动机构12带动滴管11进行三维运动，以在所述多个第二试件14的不同位置滴定腐蚀溶液。

所述缝隙腐蚀模块包括储液箱15、第二加热管16、楔块17、工作电极安装块18、第三驱动机构19、对电极22、多个参比电极21、电化学工作站，所述储液箱15包括第二进液口、第二出液口、第二进气口和第二出气口，所述第三支路连接至所述第二进液口。工作电极安装块18的下表面设置有多个第三试件20作为工作电极，所述多个参比电极21安装在所述楔块17上，所述楔块17的斜面与工作电极安装块18的下表面相配合形成楔形缝隙，且所述多个参比电极21与所述多个第三试件20一一对应，所述缝隙与所述储液箱15的右侧壁连通，越靠近所述储液箱15的右侧壁，缝隙高度越大。所述对电极22插入所述储液箱15的腐蚀溶液中，所述工作电极、参比电极21、对电极22分别与电化学工作站的WE、RE、CE端连接。所述第二进气口和第二出气口用于提供不同的腐蚀气氛，所述第二加热管16设置于所述储液箱15的底部，用于提供不同温度的液体环境。所述楔块17的右侧设置有所述第三驱动机构19，所述楔块17包括若干不同斜度的楔块17，所述第三驱动机构19与所述楔块17活动连接，用于替换不同斜度的楔块17。

上述金属材料耐腐蚀性能测试装置的工作过程如下：

（1）根据实际测试需求选择对应的腐蚀方式，打开对应供应容器、对应支路的电磁阀，启动蠕动泵；

（2）当选择浸泡腐蚀时，启动第一加热管8提供浸泡腐蚀所需的温度，打开第一进气口、第二出气口，提供浸泡腐蚀所需的气氛，再启动第一驱动机构7直至试样架5上的多个第一试件4完全浸入腐蚀溶液中，保持一定时间的浸泡腐蚀，腐蚀过程中通过第一驱动机构7缓慢旋转试样架5不断搅拌腐蚀溶液；完成一定时间的浸泡腐蚀后，启动第一驱动机构7直至试样架5上的多个第一试件4完全伸出浸泡腐蚀箱3的液面，打开红外烘烤灯6烘干第一试件4，保持一定的干燥时间；周期循环上述浸泡和干燥过程；试验完成后，确保第一加热管8、第一驱动机构7和红外烘烤灯6关闭；

当选择点腐蚀时，启动第二驱动机构12带动滴管11至需要腐蚀的位置，打开快速调温模块9，打开滴管11开关，进行滴定腐蚀；关闭滴管11开关，第二驱动机构12带动滴管11至下一个需要腐蚀的位置，再次打开滴管11开关进行滴定腐蚀，直至完成所有位置的滴定；试验完成后，确保滴定开关、调温模块和第二驱动机构12关闭；

当选择缝隙腐蚀时，启动第三加热管提供缝隙腐蚀所需的温度，打开第二进气口、第二出气口，提供缝隙腐蚀所需的气氛，将电化学工作站的CE端与对电极22连接，将电化学工作站的WE、RE端分别与第一组第三试件20、参比电极21连接，开启电化学工作站，电化学工作站将采集的电化学信息进行处理和分析，得出腐蚀数据；关闭电化学工作站，将电化学工作站的WE、RE端分别与下一组第三试件20、参比电极21连接，进行下一组腐蚀试验和数据分析；待所有第三试件20完成当前测试后，启动第三驱动机构19将当前楔块17抽出，替换不同斜度的楔块17，重复进行多个第三试件20的腐蚀试验和数据分析；试验完成后，断开电化学工作站与三电极的连接，确保第三加热管、第三驱动机构19和电化学工作站关闭；

（3）关闭蠕动泵，关闭对应供应容器、对应支路的电磁阀，取出试件，进行金相显微分析。

当然，本发明的内容并不局限在上述实施例中，对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本发明的原理和指导思想的情况下对本发明的实施例进行多种变化、修改、替换和变型，均应视为在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，其特征在于，包括腐蚀溶液供给模块、蠕动泵、浸泡腐蚀模块、点腐蚀模块和缝隙腐蚀模块，腐蚀溶液供给模块包括多个供给容器，不同的供给容器中盛有不同的腐蚀溶液，所述多个供给容器分别通过电磁阀与蠕动泵连接，蠕动泵选择性地从所述多个供给容器抽取相应的溶液后有三个输出支路可供选择，第一支路连接浸泡腐蚀模块，第二支路连接点腐蚀模块，第三支路连接缝隙腐蚀模块，第一支路、第二支路、第三支路上均安装有电磁阀。

2.如权利要求1所述的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，所述浸泡腐蚀模块包括浸泡腐蚀箱、试样架、第一驱动机构、红外烘烤灯、第一加热管，浸泡腐蚀箱包括第一进液口、第一出液口、第一进气口和第一出气口，所述第一支路连接至所述第一进液口，所述试样架上悬挂有多个第一试件，通过所述第一驱动机构带动所述试样架进行旋转运动和上下运动，所述红外烘烤灯用于当所述第一试件伸出浸泡腐蚀箱的液面时烘干所述第一试件，所述第一进气口和第一出气口用于提供不同的腐蚀气氛，所述第一加热管设置于所述浸泡腐蚀箱的底部，用于提供不同温度的液体环境。

3.如权利要求1所述的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，所述点腐蚀模块包括快速调温模块、滴管、第二驱动机构、支撑平台，所述第二支路连接至所述滴管的进口，所述支撑平台上放置有多个第二试件，通过在所述第二支路上设置快速调温模块控制滴管中液体的温度，所述第二驱动机构带动滴管进行三维运动，以在所述多个第二试件的不同位置滴定腐蚀溶液。

4.如权利要求1所述的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，所述缝隙腐蚀模块包括储液箱、第二加热管、楔块、工作电极安装块、第三驱动机构、对电极、多个参比电极、电化学工作站，所述储液箱包括第二进液口、第二出液口、第二进气口和第二出气口，所述第三支路连接至所述第二进液口，工作电极安装块的下表面设置有多个第三试件作为工作电极，所述多个参比电极安装在所述楔块上，所述楔块的斜面与工作电极安装块的下表面相配合形成楔形缝隙，且所述多个参比电极与所述多个第三试件一一对应，所述缝隙与所述储液箱的右侧壁连通，越靠近所述储液箱的右侧壁，缝隙高度越大，所述对电极插入所述储液箱的腐蚀溶液中，所述工作电极、参比电极、对电极分别与电化学工作站的WE、RE、CE端连接，所述第二进气口和第二出气口用于提供不同的腐蚀气氛，所述第二加热管设置于所述储液箱的底部，用于提供不同温度的液体环境，所述楔块的右侧设置有所述第三驱动机构。

5.如权利要求1所述的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，所述多个供给容器包括供水容器，水溶液可以作为腐蚀溶液，也可以作为清洗溶液。

6.如权利要求2所述的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，通过所述第一驱动机构带动所述试样架旋转来搅拌腐蚀溶液，通过所述第一驱动机构带动所述试样架上下运动来实现周期浸润腐蚀。

7.如权利要求3所述的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，所述点腐蚀模块还包括设置在所述第二支路上的流量计，用于控制滴管中液体的流量。

8.如权利要求4所述的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置，所述楔块包括若干不同斜度的楔块，所述第三驱动机构与所述楔块活动连接，用于替换不同斜度的楔块。

9.如权利要求1所述的一种金属材料耐腐蚀性能测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）根据实际测试需求选择对应的腐蚀方式，打开对应供应容器、对应支路的电磁阀，启动蠕动泵；

（2）当选择浸泡腐蚀时，启动第一加热管提供浸泡腐蚀所需的温度，打开第一进气口、第二出气口，提供浸泡腐蚀所需的气氛，再启动第一驱动机构直至试样架上的多个第一试件完全浸入腐蚀溶液中，保持一定时间的浸泡腐蚀，腐蚀过程中通过第一驱动机构缓慢旋转试样架不断搅拌腐蚀溶液；完成一定时间的浸泡腐蚀后，启动第一驱动机构直至试样架上的多个第一试件完全伸出浸泡腐蚀箱的液面，打开红外烘烤灯烘干第一试件，保持一定的干燥时间；周期循环上述浸泡和干燥过程；试验完成后，确保第一加热管、第一驱动机构和红外烘烤灯关闭；

当选择点腐蚀时，启动第二驱动机构带动滴管至需要腐蚀的位置，打开快速调温模块，打开滴管开关，进行滴定腐蚀；关闭滴管开关，第二驱动机构带动滴管至下一个需要腐蚀的位置，再次打开滴管开关进行滴定腐蚀，直至完成所有位置的滴定；试验完成后，确保滴定开关、调温模块和第二驱动机构关闭；

当选择缝隙腐蚀时，启动第三加热管提供缝隙腐蚀所需的温度，打开第二进气口、第二出气口，提供缝隙腐蚀所需的气氛，将电化学工作站的CE端与对电极连接，将电化学工作站的WE、RE端分别与第一组第三试件、参比电极连接，开启电化学工作站，电化学工作站将采集的电化学信息进行处理和分析，得出腐蚀数据；关闭电化学工作站，将电化学工作站的WE、RE端分别与下一组第三试件、参比电极连接，进行下一组腐蚀试验和数据分析；待所有第三试件完成当前测试后，启动第三驱动机构将当前楔块抽出，替换不同斜度的楔块，重复进行多个第三试件的腐蚀试验和数据分析；试验完成后，断开电化学工作站与三电极的连接，确保第三加热管、第三驱动机构和电化学工作站关闭；

（3）关闭蠕动泵，关闭对应供应容器、对应支路的电磁阀，取出试件，进行金相显微分析。