CN216646339U - 监测海水环境中金属水线腐蚀的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了监测海水环境中金属水线腐蚀的装置。所述装置包括丝束电极、电解池、参比电极、辅助电极；丝束电极包括若干个规律排列的电极，所述电极相互绝缘；电解池顶部制有三个开口，分别为溶液补充孔、参比电极穿入孔、辅助电极穿入孔，参比电极、辅助电极分别穿过参比电极穿入孔、辅助电极穿入孔置入电解池并浸入电解液内，丝束电极从电解池一侧穿入并使得丝束电极，并且丝束电极穿入的对侧为透明隔板。本发明能够获得水线腐蚀过程中局部腐蚀的电位和电流分布等重要电化学信息，有利于更清晰的观察水线位置和更容易的跟踪拍照水线腐蚀过程中的腐蚀形貌。
Description
技术领域
本发明属于材料腐蚀领域，具体涉及一种监测海水环境中金属水线腐蚀的装置。
背景技术
随着海洋资源的开发与利用，碳钢等金属材料由于具有良好的强度而被广泛应用于海洋环境中，而金属材料在海洋大气与海水交换界面区存在严重的腐蚀。在海-气交换界面金属的腐蚀属于水线腐蚀，而水线作用下的金属腐蚀是一种影响范围广、影响因素众多、相互作用复杂的腐蚀现象，是国内外腐蚀科学家关注的难点和热点问题之一。
由于水线腐蚀是一种高度集中的局部非均匀腐蚀，目前对于水线腐蚀的研究大多采用失重测量和极化曲线等一些传统方法，而这些研究方法无法获得对于研究水线腐蚀极其重要的局部电化学信息，而且利用片状电极也仅反映整个试样表面的宏观平均电化学信息，不能获得电极局部电化学信息。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种监测海水环境中金属水线腐蚀的装置。所述装置利用丝束电极技术来获得水线腐蚀过程中金属表面的电位和电流分布等电化学信息，并利用数码相机对丝束电极表面的腐蚀形貌演变进行跟踪拍摄。
为了达到上述目的，采用技术方案如下：
监测海水环境中金属水线腐蚀的装置，包括丝束电极、电解池、参比电极、辅助电极和相机；
其中，丝束电极包括若干个规律排列的电极，并且，所述电极相互绝缘；
电解池顶部制有三个开口，分别为溶液补充孔、参比电极穿入孔、辅助电极穿入孔，参比电极、辅助电极分别穿过参比电极穿入孔、辅助电极穿入孔置入电解池并浸入电解液内，溶液补充孔用于补充蒸馏水，
丝束电极从电解池一侧穿入并使得丝束电极，并且丝束电极穿入的对侧为透明隔板，便于观察丝束电极的腐蚀状况；
相机用于对丝束电极表面的腐蚀形貌进行跟踪拍摄。
优选，丝束电极内的电极直径为1~1.5 mm。
优选，丝束电极内的电极按照m×n矩阵排列，且2≤m≤12，2≤n≤12。
优选，丝束电极内的电极的间隔为0.5~1 mm。
有益效果
本发明提出一种监测海水环境中金属水线腐蚀的装置，利用丝束电极技术来获得水线腐蚀过程中局部腐蚀的电位和电流分布等重要电化学信息。本发明所制备的丝束电极，电极之间的绝缘性质良好，可利用丝束电极技术来获得水线腐蚀过程中局部腐蚀的电位和电流分布等重要电化学信息；对水线腐蚀装置中的较薄透明挡板的设计有利于更清晰的观察水线位置和更容易的跟踪拍照水线腐蚀过程中的腐蚀形貌；可根据实验要求的不同设置不同的水线位置，以研究不同水线位置对金属腐蚀行为的影响。
附图说明
图1为本发明的丝束电极平面示意图。
图2为本发明的水线腐蚀装置结构示意图。
图3为丝束电极浸泡在NaCl溶液中浸泡24 h时的电流密度分布图。
图4为丝束电极浸泡在NaCl溶液中浸泡24 h时的腐蚀形貌图。
其中，丝束电极1、电解池2、参比电极3、辅助电极4、电极10、溶液补充孔21、参比电极穿入孔22、辅助电极穿入孔23，水线20。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
监测海水环境中金属水线腐蚀的装置，包括丝束电极1、电解池2、参比电极3、辅助电极4和相机；
其中，丝束电极1包括若干个规律排列的电极10，并且，所述电极10相互绝缘；
电解池2顶部制有三个开口，分别为溶液补充孔21、参比电极穿入孔22、辅助电极穿入孔23，参比电极3、辅助电极4分别穿过参比电极穿入孔22、辅助电极23穿入孔置入电解池2并浸入电解液内，
丝束电极1从电解池2一侧穿入并使得丝束电极1的截面与电解液部分浸入，并且丝束电极1穿入电解池2的对侧为透明隔板，便于观察丝束电极1的腐蚀状况，相机用于对丝束电极表面的腐蚀形貌进行跟踪拍摄。
如图1所示，本实施例涉及的丝束电极1的电极10的材料为Q235碳钢，每根碳钢丝直径为1 mm，用环氧树脂将100根电极10密封成10×10矩阵，每根电极10之间的间隔为1 mm且彼此绝缘。电极10样品表面用400＃和800＃SiC水磨砂纸进行打磨，然后依次用丙酮和无水乙醇清洗。
如图2所示，本实施例涉及的透明电解池2采用亚克力材料，电解池2为圆筒状，电解池2正上方右侧设置溶液补充孔21、参比电极穿入孔22、辅助电极穿入孔23，其中，溶液补充孔21用于添加因蒸发而损失的水，参比电极穿入孔22、辅助电极穿入孔23分别放置参比电极3（饱和甘汞电极）、辅助电极4（铂铌丝）。电解池2的右侧挡板打孔穿入丝束电极1，左侧挡板必须为透明清晰无划痕，其厚度也小于右挡板的厚度，其目的是能够更清晰的观察水线20位置和更容易跟踪拍照丝束电极1的水线腐蚀过程中的腐蚀形貌。
在实验过程中，将丝束电极1部分浸泡在3.5 wt.% NaCl溶液（电解液）中，温度为25 ℃，水线20位置保持在第3排和第4排之间，使水线20的上方3排的电极暴露于空气中，而水线20下方的7排则浸入溶液中。并且，每天从溶液补充孔21处添加蒸馏水，以弥补因蒸发而损失的水。
监测海水环境中金属水线腐蚀的方法，包括如下步骤：
1）将丝束电极1部分浸泡在电解液中，并根据实验要求设置水线位置，
2）按照周期对丝束电极1进行电位和电流分布测试，
并且，电位分布测试时，所有电极10彼此断开，依次测量单个电极10相对于参比电极3的腐蚀电位；
在电流分布测量时，每个电极10彼此断开，测量的单个电极10与其他相互连接的电极10之间的电偶电流。
3）按照步骤2）的周期通过相机对丝束电极1表面的腐蚀形貌进行跟踪拍摄。
按照上述方法分别测量浸泡时间为0.5 h，2 h，24 h时的电位电流分布，之后每隔24 h测量一次，每次测量完后，丝束电极1中的所有电极10都连接在一起，以使电子自由流动。丝束电极1浸泡在NaCl溶液中浸泡24 h时的电流密度分布图如图3所示。
并且，每次浸泡周期结束后使用数码相机对丝束电极1表面的腐蚀形貌进行拍摄。丝束电极1浸泡在NaCl溶液中浸泡24 h时的腐蚀形貌图如图4所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.监测海水环境中金属水线腐蚀的装置，其特征在于包括丝束电极、电解池、参比电极、辅助电极和相机；
其中，丝束电极包括若干个规律排列的电极，并且，所述电极相互绝缘；
电解池顶部制有三个开口，分别为溶液补充孔、参比电极穿入孔、辅助电极穿入孔，参比电极、辅助电极分别穿过参比电极穿入孔、辅助电极穿入孔置入电解池并浸入电解液内，
丝束电极从电解池一侧穿入并使得丝束电极，并且丝束电极穿入的对侧为透明隔板，便于观察丝束电极的腐蚀状况；
相机用于对丝束电极表面的腐蚀形貌进行跟踪拍摄。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，丝束电极内的电极直径为1~1.5 mm。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，丝束电极内的电极按照m×n矩阵排列，且2≤m≤12，2≤n≤12。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，丝束电极内的电极的间隔为0.5~1 mm。
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