CN201145682Y - 一种可调附着泥浆厚度的电化学测试专用电解池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可调附着泥浆厚度的电化学测试专用电解池，包括电解池、试样(工作电极)、辅助电极、参比电极和其他附件。本实用新型提供了一种可通过90°折板上下移动来调节泥浆附着厚度，其厚度可由标尺准确测量；辅助电极卡在90°折板的水平板上，固定平稳，圈板保证辅助电极泥浆的完整覆盖；试样上覆盖的泥浆通过压板组件将电解池左侧的泥浆挤压到试样表面，可避免泥浆中的空穴，保证泥浆分布的均匀性，提高数据的准确度；通过试样上的透明薄膜来控制试样测试面积，不需焊接、树脂封样，其形状、大小和厚度不受限制。该电解池具有泥浆厚度可调、结构简单可靠、性能稳定、操作简便、用途多样化，造价低廉等特点，弥补通用电解池的不足。

Description

一种可调附着泥浆厚度的电化学测试专用电解池

技术领域

本实用新型涉及一种用于可调附着泥浆厚度的电化学测试电解池及其安装使用方法。

背景技术

泥浆附着后金属钢板的腐蚀问题，不同于普通大气环境腐蚀，因为就腐蚀环境来看涉及气、液、固三相环境，它也不同于普通土壤环境腐蚀，因为附着的泥浆一般较薄，泥浆的干湿交替，泥浆中气体的存在方式等不同于土壤环境。金属钢板表面上部分附着泥浆，其它部分仍然直接与空气接触，必然导致所处环境不同，影响局部腐蚀的发生和发展，这是一个值得特别关注的问题。泥浆的类型、所含固体颗粒尺寸、含盐量、含水量的不同，必然导致泥浆本身物化性质不同，这会直接影响其对基体的腐蚀作用不同，也会导致腐蚀机理的不同，局部腐蚀的发生与发展过程都是值得研究和探讨的科学问题。

目前，对于在钢板上不同厚度泥浆附着的局部腐蚀问题，还很少有人进行研究。因此，对于泥浆附着的专用电化学测试的电解池还没有现成的设计成品可以使用，很有必要设计出适用于此类研究课题的专用电解池，来研究在腐蚀过程中，腐蚀产物对阴阳极过程的不同的促进作用，研究其腐蚀速率的影响因素和腐蚀机理差别等问题，电化学测试是一种很重要的研究手段。

对于泥浆附着的电化学测试的研究，曾经采用两种电化学测试装置。

第一种，是比较常用的一种电解池，其构造和安装位置如图2所示。

工作电极：试样的连接采用硬质包皮铜芯导线28，首先将导线两端的绝缘层去掉10mm左右，将其中的一端与处理好的试样34的背面(非测量面)焊接，然后用树脂封固和进行常规表面打磨和处理，形成由28、33和34组成的工作电极。将硬质导线28穿过电解池外盖上固定的接线柱30，确定试样的上下位置和方向，用紧固螺栓31固定。

参比电极：将鲁金毛细管40(注入琼脂+饱和氯化钾溶液)穿过上盖，调整毛细管尖部与工作电极34的相对位置，二者相距2～3mm为宜。毛细管顶端要从上盖突出1～2cm，用防滑套37固定，以防止毛细管滑脱。然后将饱和甘汞电极35插入鲁金毛细管40中，并注入饱和KCl溶液。

辅助电极：将硬质导线穿过上盖的接线柱，调整好辅助电极与工作电极的相对位置(相距10～15mm)后，拧紧螺栓固定。

以上工作完成后，就可以进行电化学测试了。

但是，使用过程中发现该电解池在薄钢板泥浆附着的电化学测试中存在一些不足和缺陷：

(1)试样需用树脂封样，对于较厚板来说，相对较容易一些，但是对于不到1mm的薄钢板来说，在封样过程中，就会存在难以控制试样平衡的问题，另外，对于有镀层的薄钢板来说，还容易污染镀层表面；

(2)在试样与导线焊接的过程中，由于薄钢板传热速度较快，若焊接时间较长，会引起薄钢板过热、变色，这会在一定程度上改变了试样的物化性质，影响试验的准确性；

(3)对于带锈电极的研究，在封样过程中，容易破坏和污染试样表面的锈层，不利于试验的进行；

(4)这种测试装置，无法区分附着的泥浆厚度，都是一种沉浸状态，不能体现泥浆厚度的不同对电化学研究的特点；

(5)对于带锈电极，当浸入泥浆时，还很容易将锈层破坏，不利于腐蚀行为的研究；

(6)由于泥浆不像溶液那样有透明度，不便调试三种电极的相对位置。

第二种，无需封样的电化学测试电解池，其构造和安装位置如图3所示。

试验开始前，首先将试样51的测试部位紧贴圆形开口54，并用顶针顶紧，倒入泥浆，分别将辅助电极45的导线42、工作电极51(翘起处直接用仪器的夹子连接)以及参比电极48的导线与电化学测试设备的相应接线连接，然后开始进行电化学测试。

这个测试装置虽然省去了焊接试样、用树脂封样的麻烦，但仍然存在一些不太适合不同厚度泥浆测试的问题：

(1)由于泥浆的流动性较差，圆形开口处不易填满泥浆，需进行特别处理，才不会有空穴；

(2)泥浆没有透明度，不容易观察参比电极的确切位置，有时会造成鲁金毛细管的尖端未能与试样对准或间距不准确，会影响测试的准确性；

(3)对于带锈电极不适合，容易在用顶针夹紧时，将锈层破坏；

(4)受试样固定方式的限制，测试试样不能太薄和太厚，太薄在固定时容易变形，太厚(超过1cm)，则试样无法固定；

(5)试样的测试面积是固定的，不利于更大试样表面和局部密封或暴露试样的测量。

实用新型内容

本发明的目的在于设计一种适用于薄钢板试样、不同厚度泥浆附着电化学测量的电解池系统。

根据上述目的，本发明设计了一种适合薄钢板试样、在不同厚度泥浆附着时的电化学测量的专用电解池，结构如图3所示。

本发明的主体是能用于适合多种厚度的试样，无需焊接导线，无需用树脂封样，在不同厚度泥浆附着时的可连续进行电化学测试的装置。该装置包括：定位螺栓1、手压板2、定位螺栓3、定位螺栓4、插孔5、支撑杆6、长方形插孔7、盖板8、圈板9、压板10、容器11、90°折板12、限制测量面积的透明薄膜13、带绝缘层的硬质导线14、饱和甘汞电极15、导线插孔16、排气孔17、防滑套18、圆形插孔19、石墨电极(上大下小)20、插孔21、进气孔22、插孔23、鲁金毛细管24、试样(工作电极)25、插槽26、标尺27等组成。

其连接关系为：容器11为上开口并有一盖板8，容器11内一侧有一套压板组件，压板组件自上而下由手压板2、支撑杆6、压板10构成，压板组件通过盖板8上的插孔5将手压板2及支撑杆6部分露出盖板8外，90°折板12一侧与压板组件中压板10垂直连接，压板组件与90°折板12能各自上下移动，与压板组件连接的90°折板12侧通过插孔7伸出盖板8外，并用定位螺栓3和定位螺栓4固定于盖板8上，90°折板12另一侧板中间部为圈板9，在90°折板12的水平板上的圈板9内开有插孔21，插孔21上正方为由带绝缘层的硬质导线14连接的石墨电极20构成的石墨电极套件，带绝缘层的硬质导线14通过导线插孔16伸出盖板8外，并通过定位螺栓1固定在盖板8上，石墨电极20卡在90°折板12水平板上的插孔21中，石墨电极20的底面与90°折板12水平板的底面平齐，试样25通过开于容器右侧面底部的插槽26插入容器底部，由饱和甘汞电极15插入鲁金毛细管24组成参比电极，参比电极通过盖板一侧插孔19伸入容器11内，并穿过90°折板12插孔23，鲁金毛细管24的尖端与试样25保持2mm距离，参比电极外套防滑套18使套件固定在盖板8上，容器11正面右侧底部垂直放置标尺27。

相比之下，薄钢板泥浆附着电化学测试的条件相对特殊，主要包括：

(1)对于薄钢板不适于焊接导线和用树脂封样；

(2)泥浆附着的厚度可变，能够进行定量；

(3)对于带锈电极的测量，不能破坏其锈层；

(4)测试面积能够变化，适宜多种泥浆附着的面积。

该电解池具有如下优点：

(1)整个装置的稳定性较大，泥浆测试厚度比较直观、定位准确，可调试性大；

(2)工作泥浆随时可以压入，方便、快捷；

(3)试样可以轻松抽出，以便更换下一个试样；

(4)工作电极不需焊接、树脂封样，适用于新鲜金属和带锈电极的测量；

(5)测量面积可以人为控制，只需在试样表面加一贴膜即可；

(6)适合平行试样的连续测量，并且可以在特殊的不同气氛中进行泥浆电化学测量；

(7)辅助电极石墨，由于采用了上大下小的变截面的结构，正好卡在水平挡板上，位置比较稳定，有利于测量的准确性；

(8)适合不规则尺寸的工作电极；

(9)整个电解池的体积小，成本低廉，操作简单，用途多样。

附图说明

图1为泥浆附着专用电化学测试电解池示意图，1-定位螺栓、2-手压板、3-定位螺栓、4-定位螺栓、5-插孔、6-支撑杆、7-插孔、8-盖板、9-圈板、10-压板、11-容器、12-90°折板、13-限制测量面积的透明薄膜、14-带绝缘层的硬质导线、15-饱和甘汞电极、16-导线插孔、17-排气孔、18-防滑套、19-圆形插孔、20-石墨电极(上大下小)、21-插孔、22-进气孔、23-插孔、24-鲁金毛细管、25-试样(工作电极)、26-插槽、27-标尺。

图2为电化学测试能用电解池示意图，28-带绝缘层的硬质导线、29-气孔、30-接线柱、31-拧紧螺栓、32-容器、33-树脂、34-试样、35-饱和甘汞电极、36-有机玻璃外盖、37-防滑套、38-密封胶、39-石墨电极、40-鲁金毛细管。

图3为无需封样的电化学测试电解池示意图，42-带绝缘层的硬质导线、43-气孔、44-盖板、45-石墨电极、46-容器、47-螺钉、48-饱和甘汞电极、49-防滑套、50-鲁金毛细管、51-工作电极(有一角要翘起)、52-密封板、53-拧紧螺栓、54-圆形开口、55-支架。

具体实施方式

本发明电解池的安装和使用方法：

1.在容器11的正面用粘胶将标尺27贴牢，保证其水平；

2.放置试样25：试样不需要焊接导线、不必用树脂封样，只需从容器右侧底部的插槽26将试样25水平送入容器底部，注意试样在电解池外部的伸出端要大于5mm，便于与仪器的鳄鱼夹连接；

3.若试样整个表面作为测量表面，工作电极就可以待用了，但如果测量面积为其中的特定面积，就可以将限制测量面积的透明薄膜13贴在试样表面；

4.将适量泥浆倒入容器11的左侧底部；

5.将石墨电极(上大下小)20放入圆形插孔21处，下面的小圆柱落入，而大圆柱卡在插孔外；把要测试的泥浆在圈板9处铺满，以封闭石墨电极20；

6.将带绝缘层的硬质导线14穿过上盖板8上的导线插孔16并用定位螺栓1预紧，将支撑杆6穿过盖板8中的插孔5并用定位螺栓4预紧并把手压板2安装到支撑杆6上，并将90°折板12的垂直板穿过上盖板8上的长方形插孔7(在上盖板8左侧1/3处)用定位螺栓3先预紧，再将上盖板8扣在容器11上；

7.用手拿住90°折板12垂直板的上侧，松开定位螺栓3，将90°折板12沿着长方形插孔7垂直下落，观察标尺27，使试样25和90°折板12的水平板(与容器的内表面宽度一致)的下表面之间的高度差为所要测试的泥浆高度，这时就可以旋紧定位螺栓3及带绝缘层的硬质导线14的定位螺栓1；

8.将防滑套18套在鲁金毛细管24上，沿着插孔19和插孔23落在试样25上，调整鲁金毛细管24的尖端与试样25的间隙为2mm，再将防滑套18在插孔19处固定；

9.在手压板2上均匀施力，把泥浆压入试样25表面，观察泥浆分布比较均匀且没有空穴为止，再将支撑杆6用定位螺栓4旋紧；

10.把带绝缘层的硬质导线14、饱和甘汞电极15和试样25伸出端分别与电化学测量仪的三个电极相接，即可开始测量。

11.以上操作是在大气中测量的，但如果要求有气体(O₂、N₂、CO₂等)通入时，可从进气孔19通入，将特殊气体导管通入电解池底部，然后进行上述操作即可。

一个测量周期完成后，把试样25从插槽26处抽出，由于泥浆的流动性较差，完成电化学测量后，污染的泥浆厚度是有限的，抽出测试完的试样25时，即可将污染的泥浆带出，可以再插进另外一个工作电极，连续进行测量；也可视情况而定，若腐蚀严重，需将盖板打开，清理使用后的泥浆，再重新压入左侧的储备泥浆，进行下一个测量周期。

Claims (5)

1、一种可调附着泥浆厚度的电化学测试专用电解池，其特征在于由定位螺栓(1)、手压板(2)、定位螺栓(3)、定位螺栓(4)、插孔(5)、支撑杆(6)、插孔(7)、盖板(8)、圈板(9)、压板(10)、容器(11)、90°折板(12)、带绝缘层的硬质导线(14)、饱和甘汞电极(15)、插孔(16)、防滑套(18)、插孔(19)、石墨电极(20)、插孔(21)、插孔(23)、鲁金毛细管(24)、试样(25)、插槽(26)、标尺(27)构成；容器(11)为上开口并有一盖板(8)，容器(11)内一侧有一套压板组件，压板组件自上而下由手压板(2)、支撑杆(6)、压板(10)构成，压板组件通过盖板(8)上的插孔(5)将手压板(2)及支撑杆(6)部分露出盖板(8)外，压板组件通过定位螺栓(4)固定在盖板(8)上，90°折板(12)一侧与压板组件中压板(10)垂直连接，压板组件与90°折板(12)能各自上下移动，与压板组件连接的90°折板(12)侧通过插孔(7)伸出盖板(8)外，并用定位螺栓(3)和定位螺栓(4)固定于盖板(8)上，90°折板(12)另一侧板中间部为圈板(9)，在90°折板(12)的水平板上的圈板(9)内开有插孔(21)，插孔(21)上正方为由带绝缘层的硬质导线(14)连接的石墨电极(20)构成的石墨电极套件，带绝缘层的硬质导线(14)通过导线插孔(16)伸出盖板(8)外，并通过定位螺栓(1)固定在盖板(8)上，石墨电极(20)卡在90°折板(12)水平板上的插孔(21)中，石墨电极(20)的底面与90°折板(12)水平板的底面平齐，试样(25)通过开于容器右侧面底部的插槽(26)插入容器底部，由饱和甘汞电极(15)插入鲁金毛细管(24)组成参比电极，参比电极通过盖板一侧插孔(19)伸入容器(11)内，并穿过90°折板(12)插孔(23)，鲁金毛细管(24)的尖端与试样(25)保持2mm距离，参比电极外套防滑套(18)使套件固定在盖板(8)上，容器(11)正面右侧底部垂直放置标尺(27)。

2、如权利要求1所述的可调附着泥浆厚度的电化学测试专用电解池，其特征在于：90°折板水平板上方，靠近试样一侧的容器壁处开有进气孔(19)，在进气孔上方开有出气孔(14)，特殊气体导管通过进气孔(19)插入容器底部。

3、如权利要求1所述的可调附着泥浆厚度的电化学测试专用电解池，其特征在于：对于有特定面积测量的试样，将透明薄膜(10)开出相应面积贴在试样表面，参比电极底部与试样表面接触。

4、如权利要求1所述的可调附着泥浆厚度的电化学测试专用电解池，其特征在于：石墨电极(12)为上端大下端小。

5、如权利要求1所述的可调附着泥浆厚度的电化学测试专用电解池，其特征在于：90°折板水平板宽度与容器内表面宽度相同。

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