CN212111073U - 一种通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于金属防腐领域，公开了一种通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，包括载物台(2)、安装件、两个永磁体板；载物台(2)用于放置待缓蚀处理的金属器件，使该金属器件的某一个或某几个待缓蚀处理的目标表面位于两个永磁体板之间；这两个永磁体板相对设置，用于配合在金属器件待缓蚀处理的目标表面区域提供稳定的空间磁场；该装置能够在金属器件与缓蚀剂进行相互作用时，通过提供稳定的空间磁场提高缓蚀剂对金属器件的缓蚀效率。本实用新型通过对关键组件的结构及其设置方式进行改进，能够通过施加空间磁场配合待处理金属器件与缓蚀剂的相互作用提高缓蚀剂缓蚀效率。
Description
技术领域
本实用新型属于金属防腐领域，更具体地，涉及一种通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置。
背景技术
调研发现，我国的腐蚀成本很大，因此有必要研究金属在各种苛刻条件下的腐蚀问题。磁场作为一种生活中常见的物理场对金属的腐蚀有着显著的影响。研究发现，磁场不仅可以影响金属腐蚀过程中的传质过程，也可以影响腐蚀过程中的电化学过程，对于不同的金属，磁场对其的影响也是不同的。总的来说，磁场对于金属腐蚀的影响是一个复杂的过程。
在生产生活中，对于抑制金属腐蚀的问题，人们最常用的手段是添加缓蚀剂。缓蚀剂通常是一些含有N、P、S杂原子的有机分子。这些杂原子能够提供孤对电子与金属的d空轨道结合形成配位键从而使得缓蚀剂吸附在金属表面，缓蚀剂中的烷基链则起到隔绝腐蚀介质的作用，使得金属基体免遭侵蚀性离子的进攻，起到抑制腐蚀的作用。但是在不同的环境下，缓蚀剂所能达到的最大缓蚀效果也会有所差异。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，其中通过对关键组件的结构及其设置方式进行改进，与现有技术相比能够有效解决当前缓蚀效果不好的问题。
该装置能够通过施加空间磁场配合待处理金属器件与缓蚀剂的相互作用提高缓蚀剂缓蚀效率。其具体的机理是在磁场存在的情况下，磁场能够使得缓蚀剂中的正负电荷中心不重合程度加剧，从而导致了缓蚀剂的负电荷中心的电子云密度增大，使得缓蚀剂更易于吸附在金属的表面，从而达到了提高缓蚀剂缓蚀效率的目的。由于缓蚀剂更易与金属表面结合，所以经过本实用新型装置配合缓蚀剂处理的金属器件的耐腐蚀性更强，同时也为金属防腐提供了新的途径。
本实用新型中通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，能够有效解决缓蚀剂与金属器件表面作用不充分而出现缓蚀效果不理想的问题，相应处理后得到的金属器件更耐腐蚀；并且，本实用新型能够通过调节螺母位置灵活调节两个永磁体板的相对位置，适用于各种大小的金属器件。
为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，其特征在于，包括载物台、安装件、以及位于该安装件上的两个永磁体板，任意一个所述永磁体板均固定封装在磁绝缘保护壳内；所述载物台用于放置待缓蚀处理的金属器件，使该金属器件的某一个或某几个待缓蚀处理的目标表面位于所述两个永磁体板之间；这两个永磁体板相对设置，用于配合在所述金属器件待缓蚀处理的目标表面区域提供稳定的空间磁场；该装置能够在所述金属器件与缓蚀剂进行相互作用时，通过提供稳定的空间磁场提高缓蚀剂对所述金属器件的缓蚀效率。
作为本实用新型的进一步优选，所述安装件为螺纹杆，任意一个所述永磁体板均通过螺母与该螺纹杆相连；所述两个永磁体板能够通过对应螺母调节两者在所述螺纹杆上的位置。
作为本实用新型的进一步优选，所述两个永磁体板用于配合在所述金属器件待缓蚀处理的目标表面区域提供磁场强度大于2mT的稳定的空间磁场。
作为本实用新型的进一步优选，所述两个永磁体板相互平行，所述载物台的顶面垂直于这两个永磁体板所在的平面。
作为本实用新型的进一步优选，所述螺纹杆为聚四氟乙烯螺纹杆，所述螺母为聚四氟乙烯螺母。
作为本实用新型的进一步优选，所述两个永磁体板为两个永磁铁板。
通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，通过构建施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，能够有效解决当前缓蚀剂缓蚀效果不好的问题。本实用新型通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置所基于的原理是利用缓蚀剂分子在磁场的作用下，磁场使得缓蚀剂分子的极化率增大，导致缓蚀剂分子的正负电荷中心不重合的程度增大，相当于使得缓蚀剂负电荷中心的电子云密度增大，从而导致缓蚀剂更易吸附在金属表面，达到提高了缓蚀剂缓蚀效率的目的。
本实用新型中，两块永久磁铁板的磁场能够使得缓蚀剂分子的极化率变化，磁场强度越大、极化率变化越明显，尤其可以使用磁场强度大于2mT的磁场。
并且，该通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置中，聚四氟乙烯螺母和聚四氟乙烯螺纹杆可用于改变两个永磁体板的相对位置，配合载物台(载物台用于放置所需处理的金属器件)，能够适用于各种大小的金属器件。
本实用新型通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，在添加缓蚀剂的情况下通过对金属器件施加一定方向的空间磁场，能够对现有缓蚀剂的使用方法进行改进，有效的解决了缓蚀剂在使用过程中缓蚀效果不理想的问题，达到提高缓蚀剂的缓蚀效率的目的。本实用新型具有装置简单，成本低，易操作，处理样品效果好等优点。
附图说明
图1是本实用新型中通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置结构示意图。
图中各附图标记的含义如下：1为螺纹杆，2为载物台，3为永磁铁板，4为磁绝缘保护壳，5为螺母。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体来说，本实用新型中通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，包括载物台2、安装件、以及位于该安装件上的两个永磁体板，任意一个永磁体板均固定封装在磁绝缘保护壳内；载物台2用于放置待缓蚀处理的金属器件，使该金属器件的某一个或某几个待缓蚀处理的目标表面位于两个永磁体板之间；这两个永磁体板相对设置，用于配合在金属器件待缓蚀处理的目标表面区域提供稳定的空间磁场；该装置能够在金属器件与缓蚀剂进行相互作用时，通过提供稳定的空间磁场提高缓蚀剂对金属器件的缓蚀效率。
进一步的，如图1所示，安装件可以为螺纹杆1，任意一个永磁体板均通过螺母5与该螺纹杆1相连；两个永磁体板能够通过对应螺母5调节两者在螺纹杆1上的位置。
实施例1
如图1所示，本实施例中用于通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，包括带螺母的螺纹杆(螺母为聚四氟乙烯螺母，螺纹杆为聚四氟乙烯螺纹杆)、载物台、两块永磁铁板、磁绝缘保护壳。其中,带螺母的螺纹杆用于改变两个磁绝缘保护壳的相对位置；载物台用于放置所需处理的金属器件；两块永磁铁板用于提供稳定的磁场(即，对于金属器件待缓蚀处理的目标表面区域内的某一个空间点而言，磁场强度的大小、磁场的方向在该点保持不变的磁场)；磁绝缘保护壳用于固定永磁铁板。载物台的顶面垂直于这两个永磁铁板所在的平面。
在本实施例中，通过测试电极的腐蚀电化学数据来反映电极的腐蚀情况。测试的电极材料为N80碳钢，其尺寸是直径为1mm，高为1mm的圆柱形电极。具体的，在本实施例中，把N80碳钢作为工作电极，通过对比加和不加磁场情况下得到的电化学数据，就可以判断磁场是否可以提高缓蚀剂的缓蚀效率。
另外，N80碳钢电极的圆形面作为反应面，测试过程中使得圆形面平行于永磁铁板。除了用于测试的反应面外其余都用环氧树脂密封，电极尾部接上导线用于连接工作站。
具体实施的时候，配置250ml的0.5M的H2SO4溶液和250ml含有300ppm丙烯基硫脲的0.5M的H2SO4溶液备用。将电极表面依次用400#、800#、1200#的砂纸打磨以除去表面的氧化膜后用去离子水冲洗干净，然后依次用含有酒精和含有丙酮的棉球擦拭电极表面，以除去电极表面的油渍，最后把电极置于纯N2下吹干。移动两块永磁铁板的相对位置，用高斯计测量两永磁铁板之间的磁场强度，当两永磁铁板之间的磁场强度达到12mT后停止移动。将上述处理好的电极置于配置好的溶液中组成以N80碳钢电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，光亮的Pt电极为辅助电极的三电极体系，并用三电极体系进行电化学测试，其中在250ml的0.5M的H2SO4溶液中的测试作为空白条件，在空白条件下的测试不添加磁场，仅仅是为了后面在添加缓蚀剂后可以计算出缓蚀效率。同样的条件下将三电极体系置于本装置中做电化学测试，其中溶液选用250ml含有300ppm丙烯基硫脲的0.5M H2SO4溶液，4h后得到在磁场和缓蚀剂丙烯基硫脲同时存在的条件下的电化学数据。撤除本装置后，在250ml含有300ppm丙烯基硫脲的0.5M H2SO4溶液再做同样的电化学测试，4h后得到无磁场仅有缓蚀剂丙烯基硫脲的条件下的电化学数据。对比两次电化学数据发现：没有加磁场仅添加丙烯基硫脲时，丙烯基硫脲的缓蚀效率为95.2％；而空间磁场和丙烯基硫脲同时存在时，丙烯基硫脲的缓蚀效率上升至98.5％。
实施例2
本实施例中用于通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置与实施例1中的装置相同。同时实验用的电极及实验过程中的处理方法都与实施例1中相同。
只是在具体实施的时候，配置250ml的0.5M的H2SO4溶液和250ml含有300ppm硫脲的0.5M的H2SO4溶液备用。将同样处理好的电极置于配置好的溶液中组成三电极体系。用三电极体系进行电化学测试过程中，在250ml的0.5M的H2SO4溶液中的测试作为空白条件。同样条件下将三电极体系置于本装置中进行电化学测试，其中溶液选用250ml含有300ppm硫脲的0.5M的H2SO4溶液，4h后得到磁场和缓蚀剂硫脲同时存在时的电化学数据。撤除本装置后，在250ml含有300ppm硫脲的0.5M的H2SO4中再做同样的电化学测试，4h后得到无磁场仅有缓蚀剂硫脲条件下的电化学数据。对比两次电化学数据发现：没有加磁场仅添加硫脲时，硫脲的缓蚀效率为66.6％；而空间磁场和硫脲同时存在时，硫脲的缓蚀效率上升至88.8％。
带螺母的螺纹杆，除了可以采用聚四氟乙烯螺纹杆外，还可以是其他磁绝缘体螺纹杆，避免被永磁铁板磁化产生磁场。本装置在使用时磁场方向不限，以金属器件上某个待缓蚀处理的目标表面为例，磁场方向既可以垂直于该表面，也可以平行于该表面(当然，垂直磁场效果更好)。本实用新型具有装置简单，成本低，易操作，处理样品效果好等优点，对于偶极矩越大的缓蚀剂效果更好(如偶极矩大于丙烯基硫脲或硫脲的其他缓蚀剂)。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，其特征在于，包括载物台(2)、安装件、以及位于该安装件上的两个永磁体板，任意一个所述永磁体板均固定封装在磁绝缘保护壳内；所述载物台(2)用于放置待缓蚀处理的金属器件，使该金属器件的某一个或某几个待缓蚀处理的目标表面位于所述两个永磁体板之间；这两个永磁体板相对设置，用于配合在所述金属器件待缓蚀处理的目标表面区域提供稳定的空间磁场；该装置能够在所述金属器件与缓蚀剂进行相互作用时，通过提供稳定的空间磁场提高缓蚀剂对所述金属器件的缓蚀效率。
2.如权利要求1所述通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，其特征在于，所述安装件为螺纹杆(1)，任意一个所述永磁体板均通过螺母(5)与该螺纹杆(1)相连；所述两个永磁体板能够通过对应螺母(5)调节两者在所述螺纹杆(1)上的位置。
3.如权利要求1所述通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，其特征在于，所述两个永磁体板用于配合在所述金属器件待缓蚀处理的目标表面区域提供磁场强度大于2mT的稳定的空间磁场。
4.如权利要求1所述通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，其特征在于，所述两个永磁体板相互平行，所述载物台(2)的顶面垂直于这两个永磁体板所在的平面。
5.如权利要求2所述通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，其特征在于，所述螺纹杆(1)为聚四氟乙烯螺纹杆，所述螺母(5)为聚四氟乙烯螺母。
6.如权利要求1所述通过施加空间磁场提高缓蚀剂缓蚀效率的装置，其特征在于，所述两个永磁体板为两个永磁铁板(3)。
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