CN203519471U - 一种缝隙腐蚀电化学性能试验装置 - Google Patents

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杨振明
岩雨
乔利杰
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Abstract

一种缝隙腐蚀电化学性能试验装置,属于金属材料防腐领域。包括塑料夹具、聚四氟乙烯压头、O型密封垫圈、试样、塑料螺栓、导线、弹簧、双圆筒型溶液池及三电极电化学测试系统。O型密封圈置于试样测试面上,将试样与密封圈压紧在溶液池螺纹孔顶部进行密封。导线连接弹簧由塑料螺钉螺帽中心引出。样品表面放置带凸起的聚四氟乙烯压头,用不同凸起高度的压头,制造不同宽度的缝隙。借助溶液池内圆筒外壁的键槽,用塑料夹具将压头压紧在试样表面,溶液池设三电极电化学测试体系,外接电化学工作站,对试样在腐蚀过程中的电化学信息进行实时采集或电化学测试,实现各种材料在特定缝隙宽度和溶液环境下缝隙腐蚀的研究。

Description

一种缝隙腐蚀电化学性能试验装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种金属材料的缝隙腐蚀试验装置,试验环境可控,能精确测量材料在不同溶液、温度与缝隙宽度下随缝隙腐蚀进行试样表面的电化学信息。
背景技术
[0002] 缝隙腐蚀是发生在金属构件缝隙处的局部腐蚀。大多数金属构件的螺钉、铆、焊等连接件或焊接接头缺陷处都存在狭窄的缝隙,尤其是缝宽在0.025mm〜0.1mm的缝隙,足以使电解质溶液进入。随着腐蚀的发展,缝隙内由于溶氧困难,氧气消耗完后氧化还原反应终止,阴极溶氧过程依靠缝隙外部进行,缝隙内部继续发生阳极溶解,构成供氧浓差电池;同时缝隙内部阳极溶解过程的产物扩散受到限制,缝隙内部的金属阳离子发生水解反应Mn++nH20=M (OH) η+ηΗ+,结果使缝内pH下降,这就促使缝内金属溶解速度增加,相应缝外邻近表面的阴极过程,即氧的还原速度也增加,缝内金属与缝外金属构成短路原电池。外部表面得到阴极保护,在缝内发生强烈的阳极溶解,产生斑点或溃疡形的宏观蚀坑。
[0003] 关于材料耐缝隙腐蚀的评价方法,ASTMG8-03和GB/T10127均作了详细规定:采用两个聚四氟乙烯圆棒将片状试验材料加载中间,并用橡胶O形圈固定,进入一定浓度的FeCljPHCl混合溶液,根据一定时间后试样的失重、缝隙部位腐蚀深度、点蚀深度等进行评定。试验在常压下进行,最高温度50°C。现行标准最大的缺陷在于,不能对腐蚀过程中试样的腐蚀机理进行阐述。其次,缝隙腐蚀在不同宽度的缝隙下其腐蚀速率相差很大,现行的方法缝隙宽度不可控,无法评价不同缝隙下材料的缝隙腐蚀性能。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种缝隙腐蚀试验装置,该实验装置能够完成在不同溶液、温度及缝隙宽度条件下金属-金属或金属-塑料的缝隙腐蚀性能评价,同时能够进行实时的电化学参数测试,也可以观测材料在不同电化学参数下的缝隙腐蚀性能,装置配套实现对样品的封装。
[0005] 本实用新型由聚四氟乙烯(PPET)溶液池、塑料夹具、O型密封圈、聚四氟乙烯圆柱压头、塑料螺栓、弹簧、导线、三电极电化学系统组成。O型密封圈3置于试样4测试面上,用于旋紧PVC螺栓5时密封溶液池8,PVC螺栓5中间有弹簧通孔15,弹簧通孔15内置弹簧7,弹簧7长度大于弹簧通孔15的长度;旋紧时,弹簧7上端压紧试样4底面,下端连接导线6,导线6通过导线通孔14引出至电化学测试系统,用作工作电极连接到电化学测试系统;在试样4表面放置PPET压头2,溶液池8中间凸起处有凸起的圆筒,圆筒内部有螺纹通孔11,顶部有试样通孔13,圆筒外壁有两处对称的键槽12,借助键槽12,使用PVC夹具I将PPET压头2压紧在试样4表面;溶液池8放置参比电极9与辅助电极10,与外接导线的试样4构成三电极体系,连接电化学工作站,对试样在腐蚀过程中的电化学信息进行实时采集,测试材料在不同外加电信号下的缝隙腐蚀特性;测试需要设置试验温度时,可以使用恒温箱直接对装置进行恒温。[0006] 所述试样4采用圆片试样,其直径应大于溶液池试样通孔13至少2mm直径,小于螺纹通孔11直径1mm。
[0007] 所用PPET压头2下底面有微米级圆台凸起,根据需要加工成不同高度圆台凸起的压头,圆台在PPET压头2的下底面与试样之间产生不同宽度的缝隙,凸起高度精度达10±lum,接触面粗糙度Ra≤0.8。
[0008] 所述溶液池8为PVC塑料圆筒型溶液池,圆筒顶部的试样通孔13直径小于螺纹直径 4mm ο
[0009] 所述弹簧7的长度大于弹簧通孔15的长度2mm以上。
[0010] 所用夹具I为E字型PVC塑料夹具,借助溶液池8圆筒外壁的键槽12将PPET压头2压紧在试样4测试面上。
[0011] 所述溶液池8内的溶液液面应浸没PPET压头2与试样4测试面之间的缝隙。
[0012] 测试需要设置试验温度时,可以使用恒温箱直接对装置进行恒温。
[0013] 本实用新型的有益效果是,可实时测量不同环境体系、不同缝隙宽度下缝隙腐蚀发展过程中的电化学信息,也可以通过电化学工作站外加电信号,进行各类电化学测试以检测材料的缝隙腐蚀敏感度,有利于对材料在特定环境下的缝隙腐蚀机理进行阐述。合理设计样品槽,试样无需焊接及进一步密封即可进行各类试验。
附图说明
[0014] 图1是缝隙腐蚀实验装置结构示意图。
[0015] 图2是溶液池的A-A剖视图。
[0016] 图3是PVC塑料夹具的A-A剖视图。
[0017] 图4是溶液池螺纹通孔配套PVC螺栓的A-A剖视图。
[0018] 其中1.PVC塑料夹具,2.PPET压头,3.0型密封垫圈,4.试样,5.PVC螺栓,6.导线,7.弹簧,8.溶液池,9.参比电极,10.辅助电极,11.螺纹通孔,12.键槽,13.试样通孔,14.导线通孔,15.弹簧通孔。
具体实施方式
[0019] 制备所需测试试样,试样尺寸要求大于溶液槽中间试样通孔13大小,小于PVC螺栓5的螺纹公称直径,实验前对试样进行称重。将O型密封圈3置于试样4测试面朝上,试样4测试面朝上,两者置于溶液槽中螺纹通孔11的上端,螺纹通孔11安装在溶液槽底部中心处,旋紧螺纹通孔11中间带弹簧7的PVC螺栓5,压紧在螺纹通孔11顶部进行密封,防止试验溶液漏出。导线6连接弹簧7,由PVC螺栓顶部导线通孔14引出。在试样4表面放置带微米级小圆柱凸起的PPET压头2 (凸起加工精度为lum,接触面粗糙度Ra〈0.8),以平台凸起高度来确定缝隙宽度。溶液池8中间凸起圆筒有两处对称的键槽12,借助键槽12,使用E字型PVC夹具I将PPET压头2通过试样通孔压紧在试样4测试面。由于聚四氟乙烯塑料导热性能差,并不适用水浴恒温,如需要严格控制实验温度,可以使用恒温箱对装置进行恒温。溶液池8中放置参比电极9与辅助电极10,与外接导线的试样4构成三电极体系,外接电化学工作站,对试样在腐蚀过程中的电化学信息进行实时采集,测量试样在不同溶液体系和不同温度下的腐蚀电化学信息。也可以针对性的进行各类电化学测试,如加速阳极反应的恒电位、恒电流极化等。实验结束后取出试样,进行腐蚀失重测试和缝隙内腐蚀形貌表征。

Claims (7)

1.一种缝隙腐蚀电化学性能试验装置,包括塑料夹具、聚四氟乙烯压头、O型密封圈、试样、塑料螺栓、导线、弹簧、溶液池及三电极电化学测试系统,其特征是:0型密封圈(3)置于试样(4)测试面上,用于旋紧PVC螺栓(5)时密封溶液池(8),PVC螺栓中间有弹簧通孔(15),内置弹簧(7),弹簧(7)长度大于弹簧通孔(15)的长度,旋紧时,弹簧(7)上端压紧试样(4)底面,下端连接导线(6),导线(6)通过导线通孔(14)引出至电化学测试系统,用作工作电极;在试样(4)表面放置PPET压头(2),溶液池(8)中间凸起处有凸起的圆筒,圆筒内部有螺纹通孔(11),顶部有试样通孔(13),圆筒外壁有两处对称的键槽(12),借助键槽(12),使用PVC夹具(I)将PPET压头(2)压紧在试样(4)表面;溶液槽(8)放置参比电极(9)与辅助电极(10),与外接导线的试样(4)构成三电极体系,连接电化学工作站,对试样在腐蚀过程中的电化学信息进行实时采集,测试材料在不同外加电信号下的缝隙腐蚀特性。
2.根据权利要求1所述的缝隙腐蚀电化学性能试验装置,其特征是:采用试样为圆片试样,其直径应大于溶液池试样通孔(13)直径至少2_,小于螺纹通孔(11)直径1_。
3.根据权利要求1所述的缝隙腐蚀电化学性能试验装置,其特征是:所用PPET压头(2)下底面有微米级圆台凸起,根据需要加工成不同高度圆台凸起的压头,圆台在PPET压头(2)的下底面与试样之间产生不同宽度的缝隙,凸起高度精度达10±lum,接触面粗糙度Ra ^ 0.8 ο
4.根据权利要求1所述的缝隙腐蚀电化学性能试验装置,其特征是:溶液池(8)为PVC塑料圆筒型溶液池,圆筒顶部的试样通孔(13)直径小于螺纹直径4_。
5.根据权利要求1所述的缝隙腐蚀电化学性能试验装置,其特征是:弹簧(7)的长度大于弹簧通孔(15)的深度2mm以上。
6.根据权利要求1所述的缝隙腐蚀电化学性能试验装置,其特征是:所用夹具(I)为E字型PVC塑料夹具,借助溶液池(8)内圆筒外壁的键槽(12)将PPET压头(2)压紧在试样(4)测试面上。
7.根据权利要求1所述的缝隙腐蚀电化学性能试验装置,其特征是:溶液池(8)内的溶液液面应浸没PPET压头(2)与试样(4)测试面之间的缝隙。
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