CN204789456U - 一种气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，属于电化学腐蚀领域。该装置包括：一个与上、下法兰连接并密封的加热炉筒体，加热炉筒体内是耐火层，中空的耐火层中装有U型加热棒，耐火层中央是盛装熔融盐的坩埚。下法兰中间的通气管与真空泵连接，下法兰上有圆孔，螺栓穿过圆孔并固定连接U型加热棒与温度控制仪的导线。上法兰中间是侧壁有阶梯形导向槽的筒形体，筒形体内套有倒杯形滑动筒体，滑动筒体底部有1个观察窗口、5个空心螺杆和1个连接真空计的进气管，空心螺杆内装有电极和热电偶，电极与电化学检测器连接，热电偶与温度控制器连接。该装置在真空或其它气体气氛中，可测量金属在熔融盐中开路电势等参数，装置结构简单，实验过程可视。
Description
技术领域
本实用新型涉及熔融盐电化学腐蚀测量技术领域。
背景技术
伴随核能、太阳能光-热技术、燃料电池等新能源技术的发展，硝酸盐、卤化盐、碳酸盐等熔融盐分别作为冷却介质、传热及相变储热介质和电解质材料得到广泛应用。但熔融盐作为强电解质，对金属管道和金属容器材料具有强烈腐蚀性。目前，国内外学者旨在揭示腐蚀机理和研发耐腐蚀新材料方面，已经做了不少研究工作，主要采用浸盐腐蚀实验方法，通过分析试样质量变化，对比腐蚀层形貌特征、分析腐蚀产物，期望揭示腐蚀机理，但进展不大。
因为熔融盐是强电解质，所以，近年来国内外学者提出采用电化学工作站，借助电化学手段分析熔融盐对金属腐蚀机理。NaingNaingAung、王文、曾潮流等人设计并制作了在熔融盐中工作的三电极、四电极装置，研究了金属材料在熔融盐中的开路电势、电化学阻抗、电化学噪音、动电位等特征，能够比较深入和全面的反映腐蚀行为，有助于揭示腐蚀机理，为研发耐熔融盐腐蚀和热腐蚀的新材料奠定理论基础。可参阅EffectoftemperatureoncoalashhotcorrosionresistanceofInconel740superalloy.CorrosionScience,2014,82(5):227-238和Cu在熔融(Li,K)2CO3中的热腐蚀行为研究.金属学报,1999,35(6):623-626。
目前文献中已经详细介绍了熔融盐电化学腐蚀的电极结构，但尚未见到熔融盐电化学腐蚀测量装置的报道。此外，测量金属在熔融盐中的电化学腐蚀行为时，熔融盐和电极温度较高，为了避免高温空气对熔融盐、电极和实验结果影响，有时需在真空或惰性气体保护条件下实验；有些实验还需要在其它混合气体气氛下进行，如SO2+Cl2。本发明设计了一种气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，结构简单，气氛可控，为熔融盐电化学腐蚀研究提供设备基础。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置。
本实用新型是一种气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，带有上、下凸缘的加热炉筒体101与上法兰301和下法兰205通过螺钉连接，加热炉筒体101内从外到内依次是侧保温层102和侧耐火层103，侧耐火层103中央的下耐火垫块105上是盛装熔融盐602的坩埚601，下法兰205的中央接有一个通气管216，通气管216的另一端与真空泵801连接，在下法兰205的圆周上还均布若干圆孔，绝缘瓷芯210穿过该圆孔并压紧闭封圈206后，套上绝缘瓷芯204，通过螺杆201和第一螺母202、第二螺母213固定，螺杆201也固定了连接U型加热棒104和温度控制器701的导线702，U型加热棒104镶嵌在中空的侧耐火层103中，侧耐火层103上方是上法兰301，上法兰301的中央是一个固定筒体304，固定筒体304内套有可上下移动的倒杯形滑动筒体401，滑动筒体401的底部中央是视窗玻璃405，视窗法兰盖406压紧视窗玻璃405后通过螺钉固定在滑动筒体401上，滑动筒体401的底部还有5个空心螺杆407和1个依次连接真空计411、截止阀413的保护气体进气管412，空心螺杆407内装有电极和热电偶410，电极与电化学检测器501连接，热电偶与温度控制器701连接。
本实用新型的有益效果是：1、结合电化学检测器（电化学工作站、恒电位/恒电流仪等），可以检测金属在熔融盐中开路电势、电化学阻抗、电化学噪音、动电位等电化学行为，装置结构较为简单，操作简便。
2、可实现真空、多种气体保护（氩气、氮气或研究所需的各种混合气体）的实验气氛，满足多种实验要求，设备适应性强。
3、通过视窗玻璃405，可直接观察无机盐熔化过程和电极在熔融盐中的位置，实验过程具有可视化。
附图说明
图1为本实用新型的主视图，图2为俯视图，图3为图1中A向局部视图，图4为绝缘瓷芯210结构主视图，图5为绝缘瓷芯210结构的俯视图，图6为上法兰301的主视图，图7为上法兰301的俯视图，图8为滑动筒体401的主视图，图9为滑动筒体401的俯视图；图中附图标记及对应名称为：
101：加热炉桶体，102：侧保温层，103：侧耐火层，104：U型加热棒，105：下耐火垫块，106：下保温层，107：导线，108：上耐火垫块；
201：螺杆，202：第一螺母，203：第一垫圈，204：绝缘瓷套，205：下法兰，206：第一密封圈，207：第三密封圈，208：冷却水通道，209：螺钉，210：绝缘瓷芯，211：第四密封圈，212：第二垫圈，213：第二螺母，214：进气管，215：截止阀，216：通气管。
301：上法兰，302：第二密封圈，303：冷却水通道，304：固定筒体，305：导向槽，306：定位孔；
401：滑动筒体，402：第五密封圈，403：定位销，404：第六密封圈，405：视窗玻璃，406：视窗法兰盖，407：空心螺杆，408：第七密封圈，409：第三螺母，410：电极和热电偶，411：真空计，412：保护气体进气管，413：截止阀，414：保护气体；
501：电化学检测器，502：导线；
601：坩埚，602：熔融盐；
701：温度控制仪，702：导线；
801：真空泵，802：挡板阀。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本实用新型是一种气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，带有上、下凸缘的加热炉筒体101与上法兰301和下法兰205通过螺钉连接，加热炉筒体101内从外到内依次是侧保温层102和侧耐火层103，侧耐火层103中央的下耐火垫块105上是盛装熔融盐602的坩埚601，下法兰205的中央接有一个通气管216，通气管216的另一端与真空泵801连接，在下法兰205的圆周上还均布若干圆孔，绝缘瓷芯210穿过该圆孔并压紧闭封圈206后，套上绝缘瓷芯204，通过螺杆201和第一螺母202、第二螺母213固定，螺杆201也固定了连接U型加热棒104和温度控制器701的导线702，U型加热棒104镶嵌在中空的侧耐火层103中，侧耐火层103上方是上法兰301，上法兰301的中央是一个固定筒体304，固定筒体304内套有可上下移动的倒杯形滑动筒体401，滑动筒体401的底部中央是视窗玻璃405，视窗法兰盖406压紧视窗玻璃405后通过螺钉固定在滑动筒体401上，滑动筒体401的底部还有5个空心螺杆407和1个依次连接真空计411、截止阀413的保护气体进气管412，空心螺杆407内装有电极和热电偶410，电极与电化学检测器501连接，热电偶与温度控制器701连接。
如图1-图9所示，加热炉筒体101上、下凸缘上的密封槽内有第二密封圈302、第三密封圈207，上法兰301和下法兰205压紧第二密封圈302、第三密封圈207后，通过螺钉与加热炉筒体101连接。
采用U型加热棒104加热，多根U型加热棒104沿圆周方向置于中空的侧耐火层103中。
通气管216与下法兰205连接，串联挡板阀802后接通炉腔和真空泵801，通气管216侧面连接有进气管214，进气管214与截止阀215连接，接通炉腔与外界大气；下法兰205上有若干圆孔，圆孔周围均有密封槽并安装有第一密封圈206。
绝缘瓷芯209中心通孔底端穿上螺杆201后形成密封槽，装上第四密封圈211后，通过第二垫圈212压紧并密封。
滑动筒体401侧壁的密封槽内装有第五密封圈402；固定筒体304侧壁有数条轴向阶梯形导向槽305，固定筒体304在上法兰301上方放置时，每条导向槽305右侧面开设有上下两个缺口型定位孔306。
滑动筒体401侧壁有凸起状的定位销403，滑动筒体401套在固定筒体304中时，定位销403处于导向槽305和定位孔306中。
滑动筒体401底部有空心螺杆407，空心螺杆407外表面上端有螺纹，与第三螺母409配合。
电极和热电偶410依次穿过第三螺母409、第七密封圈408和空心螺杆407后，由第三螺母409拧紧密封。
如图1、图2、图3所示，加热炉筒体101是一个带上下凸缘的筒形零件，内部装有环形保温层102，侧保温层102内部是中空的环形侧耐火层103，侧耐火层103中空夹层内安装有U型加热棒104，侧耐火层103中心靠近底部是下耐火垫块105，下耐火垫块105和侧耐火层103的下方是下保温层106，侧耐火层103的上方是上耐火垫块108，上耐火垫块108中心和周围分别有1个和5个通孔。
如图1、图4、图5所示，下法兰205与加热炉筒体101通过螺钉209连接，加热炉筒体101下凸缘上有密封槽，安装有第三密封圈207，下法兰205下表面设计有冷却水通道208，下法兰205中心沿圆周方向分布有若干圆形通孔，圆孔周围有密封槽，密封槽内装有第一密封圈206，绝缘瓷芯210穿过下法兰205中心圆孔后，套在绝缘瓷套204上，绝缘瓷芯210的凸缘压紧第一密封圈206，绝缘瓷芯209中心有一个通孔，螺杆201穿过该通孔后，上端套上第一垫圈203，通过第一螺母202固定，连接U型加热棒104的导线107也通过这两个螺母202固定在螺栓201上，绝缘瓷芯209中心通孔底端穿上螺杆201后形成密封槽，装上第四密封圈211后，通过第二垫圈212压紧，连接温度控制仪701的导线702通过第二螺母213固定在螺杆201上。
下法兰205的中央接有一个通气管216，通气管216另一端依次与挡板阀802和真空泵801连接。
如图1、图6、图7所示，上法兰301压紧加热炉筒体101上凸缘密封槽内的第二密封圈302，通过螺钉连接，上法兰301的上表面设计有冷却水通道303，上法兰301中间是一个筒形结构的固定筒体304，在固定筒体304侧壁均布四条沿轴向阶梯形导向槽305，固定筒体304在上法兰301上方放置时，每条导向槽305右侧面开设有上下两个缺口型定位孔306，即上部4个定位孔306高度相同，下部4个定位孔306高度也相同的。
如图1、图8、图9所示，滑动筒体401是一个倒杯形结构，杯口朝下，侧壁外侧靠近底端开设有两条密封槽，内置第五密封圈402，滑动筒体401侧壁上端均布四个凸起状定位销403，在定位销403导正作用下，滑动筒体401套在固定筒体304内，可以上下自由滑动，滑动到定位销403与定位孔306高度相同时，滑动筒体401可旋转一定角度，滑动筒体401底部中心有一个圆形通孔，通孔外侧的周围有一个密封槽，装有第六密封圈404，第六密封圈404上方装有圆形视窗玻璃405，视窗玻璃405上方装有环形视窗法兰盖406，视窗法兰盖406与滑动筒体401底部通过螺钉连接，滑动筒体401底部沿圆周方向均布6个空心管结构，其中5个是带有外螺纹的空心螺杆407，电极和热电偶410依次穿过第七密封圈408和空心螺杆407，第三螺母409套在电极和热电偶410上，与空心螺杆407通过螺纹连接固定，第6个空心管结构作为保护气体进气管412，串联真空计411和截止阀413后，接通炉腔与保护气体414。
电极和热电偶410中，其中一个是热电偶，底端穿过上耐火垫块108后伸入炉膛内，顶端通过导线与温度控制器701连接，另外四只是电极，底端穿过上耐火垫块108后伸入到熔融盐602中，顶端通过导线502与电化学检测器501连接。
坩埚601中盛装有熔融盐602，放置在下耐火垫块105上。
以上对本实用新型提供的一种气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置做了详细说明。对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均有可能发生改变。所以，不应将本说明书理解为对本实用新型的限制。在本实用新型基本思想限制下的任何改变均属于本实用新型范畴之内，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限制。
Claims (10)
1.一种气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，带有上、下凸缘的加热炉筒体（101）与上法兰（301）和下法兰（205）通过螺钉连接，加热炉筒体（101）内从外到内依次是侧保温层（102）和侧耐火层（103），侧耐火层（103）中央的下耐火垫块（105）上是盛装熔融盐（602）的坩埚（601），其特征在于，下法兰（205）的中央接有一个通气管（216），通气管（216）的另一端与真空泵（801）连接，在下法兰（205）的圆周上还均布若干圆孔，绝缘瓷芯（210）穿过该圆孔并压紧第一密封圈（206）后，套上绝缘瓷芯（204），通过螺杆（201）和第一螺母（202）、第二螺母（213）固定，螺杆（201）也固定了连接U型加热棒（104）和温度控制器（701）的导线（702），U型加热棒（104）镶嵌在中空的侧耐火层（103）中，侧耐火层（103）的上方是上法兰（301），上法兰（301）的中央是一个固定筒体（304），固定筒体（304）内套有可上下移动的倒杯形滑动筒体（401），滑动筒体（401）底部中央是视窗玻璃（405），视窗法兰盖（406）压紧视窗玻璃（405）后通过螺钉固定在滑动筒体（401）上，滑动筒体（401）底部还有5个空心螺杆（407）和1个依次连接真空计（411）、截止阀（413）的保护气体进气管（412），空心螺杆（407）内装有电极和热电偶（410），电极与电化学检测器（501）连接，热电偶与温度控制器（701）连接。
2.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：加热炉筒体（101）上、下凸缘上的密封槽内有第二密封圈（302）、第三密封圈（207），上法兰（301）和下法兰（205）压紧第二密封圈（302）、第三密封圈（207）后，通过螺钉与加热炉筒体（101）连接。
3.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：采用U型加热棒（104）加热，多根U型加热棒（104）沿圆周方向置于中空的侧耐火层（103）中。
4.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：通气管（216）与下法兰（205）连接，串联挡板阀（802）后接通炉腔和真空泵（801），通气管（216）侧面连接有进气管（214），进气管（214）与截止阀（215）连接，接通炉腔与外界大气；下法兰（205）上有若干圆孔，圆孔周围均有密封槽并安装有第一密封圈（206）。
5.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：绝缘瓷芯（209）中心通孔底端穿上螺杆（201）后形成密封槽，装上第四密封圈（211）后，通过第二垫圈（212）压紧并密封。
6.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：滑动筒体（401）侧壁的密封槽内装有第五密封圈（402）；固定筒体（304）侧壁有数条轴向阶梯形导向槽（305），固定筒体（304）在上法兰（301）上方放置时，每条导向槽（305）右侧面开设有上下两个缺口型定位孔（306）。
7.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：滑动筒体（401）侧壁有凸起状的定位销（403），滑动筒体（401）套在固定筒体（304）中时，定位销（403）处于导向槽（305）和定位孔（306）中。
8.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：滑动筒体（401）底部有空心螺杆（407），空心螺杆（407）外表面上端有螺纹，与第三螺母（409）配合。
9.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：电极和热电偶（410）依次穿过第三螺母（409）、第七密封圈（408）和空心螺杆（407）后，由第三螺母（409）拧紧密封。
10.根据权利要求1所述的气氛熔融盐电化学腐蚀测量装置，其特征在于：滑动筒体（401）底部中心通孔周围的密封槽内安装有第六密封圈（404），第六密封圈（404）上盖有视窗玻璃（405）和环形视窗法兰盖（406），环形视窗法兰盖（406）通过螺钉与滑动筒体（401）固定。
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