FI82775C - Provtestningsfoerfarande och motsvarande potentiostat. - Google Patents

Description

1 82775 nXytteentestausmenetelmä ja vastaava potentiostaatti -

PROVTESTNINGSFÖRFARANDE OCH MOTSVARANDE POTENTIOSTAT

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osassa määritelty näytteentestausmenetelmä sekä patenttivaatimuksen 5 johdanto-osassa määritelty potentiostaatti.

Nykyisissä potentiostaateissa näytteiden korroosio-ominaisuuksia tutkitaan siten, että elektrolyy-10 tissä oleva koekappale järjestetään tiettyyn potentiaaliin, jolloin voidaan tutkia korroosiovirtoja eli metallin liukenemista näytteestä. Näytteen tietyn potentiaalin aikaansaamiseksi tarvitaan kuitenkin suhteellisen korkea eksitointivirta ja tämä virta voi synnyttää vetyä 15 tai happea vastaelektrodin pinnassa. Samoin huonosti johtavassa elektrolyytissä, kuten sopivassa vedessä, elektrolyytin vastus on suhteellisen suuri, jolloin myös jännitehäviö on suuri, mikä johtaa suuriin virheisiin, virheiden ollessa suurimmillaan jopa satoja mV.

20 Näin todellisten korroosiovirtojen mittaus tulee epätar kaksi ja mittausjärjestelyn vesikemia muuttuu siten, '·' ' että on vaikea saada luotettavia ja vertailukelpoisia '...· tuloksia.

• ·- Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellämaini- 25 tut epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen testausmenetelmä ja vastaava laite, joilla korroosiomittaukset voidaan suorittaa häiriöistä vapaana, tarkasti ja mahdollisesti suurina sarjoina käyttäen samanaikaisesti useita eri potentiaa-30 litasoja.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta ' viitataan vaatimusosaan.

*·*. Keksinnön mukaisessa näytteentestausmenetelmäs- ··· sä elektrolyytissä oleva näyte järjestetään tiettyyn .··. 35 potentiaaliin näytteen korroosio-ominaisuuksien tutkimi seksi. Keksinnön mukaisesti menetelmässä käytetään aina *'· ainakin kahta eri potentiaalissa olevaa näytettä siten, ? 82775 että yhtä näytteistä käytetään apunäytteenä ja tämä ohjataan sen omaan lepopotentiaaliin siten, että siitä ei kulje virtaa. Muut näytteet eli päänäytteet ohjataan apunäytteen suhteen sopiviin potentiaaleihin siten, 5 että todelliset korroosiovirrat kulkevat pää- ja apu-näytteen välillä olennaisesti vapaana potentiaalin aikaansaamiseksi tarvittavasta eksitointivirrasta. Näin mittaustarkkuuden rajoissa ainoat merkittävät virrat ovat varsinaisia korroosiovirtoja.

10 Eräässä edullisessa keksinnön sovellutuksessa päänäytteitä tai päänäyteryhmiä on useita järjestettynä portaittain eri potentiaaleihin siten, että näiden kaikkien näytteiden korroosiovirtoja mitataan samanaikaisesti. Tällöin eri potentiaalitasoilla olevien näyt-15 teiden välissä kulkevat virrat ovat mitättömän pieniä verrattuna jokaisen päänäytteen ja apunäytteen välisiin virtoihin, jolloin mittaustarkkuus pysyy riittävänä.

Edullisesti käytettäessä useita päänäytteitä tai päänäyteryhmiä näitä potentiaaleja ohjataan erilli-20 sillä, potentiaalitasokohtaisilla virtapiireillä. Toi sessa keksinnön sovellutuksessa näitä eri päänäytteiden potentiaalitasoja ohjataan yhdellä ja samalla virtapiirillä, jolloin potentiaalitasot on yhdistetty toisiinsa sopivilla vastuksilla. Edullisesti vastuksina käytetään 25 portaattomasti säädettäviä vastuksia, jolloin potentiaa litasoja suhteessa toisiinsa voidaan portaattomasti : : säätää.

Keksinnön mukaiseen potentiostaattiin kuuluu elektrolyyttiin upotettu apunäyte yhdistettynä virtaläh-30 teeseen ja ainakin yksi päänäyte yhdistettynä toiseen virtalähteeseen ohjaamaan päänäyte haluttuun potentiaali tasoon apunäytteen suhteen. Edullisesti apunäyte ohjataan ensimmäisellä virtalähteellä olennaisesti sen • lepopotentiaaliin, jolloin käytännöllisesti katsoen 35 ainoat virrat, mitkä potentiostaatissa kulkevat ovat .* todellisia korroosiovirtoja päänäytteen ja apunäytteen välillä.

Il 3 82775

Edullisessa keksinnön sovellutuksessa potentio-staattiin kuuluu useita eri potentiaalitasoja, joihin päänäytteet tai päänäyteryhmät on järjestetty. Tällöin eräässä keksinnön sovellutuksessa jokaista potentiaali-5 tasoa vastaa oma erillinen virtalähde, jolla potentiaali tasoa voidaan säätää. Toisessa keksinnön sovellutuksessa päänäytteitä varten kuuluu ainoastaan yksi virtalähde, jolloin eri potentiaalitasot eli niissä olevat päänäytteet tai päänäyteryhmät on yhdistetty toisiinsa 10 vastusten kautta. Tällöin edullisesti vastukset ovat säädettäviä niin, että potentiaalitasoja voidaan portaattomasti säätää toistensa suhteen halutulla tavalla korroosiovirtojen säätämiseksi näytekohtaisesti sopiviksi .

15 Keksinnön etuna tunnettuun tekniikkaan verrat tuna on, että elektrolyytin kautta ei tarvitse ajaa suuria virtoja tietyn potentiaalin aikaansaamiseksi, vaan näytteen potentiaalin muuttaminen tapahtuu ulkoisen järjestelmän kautta. Samoin menetelmän avulla voidaan 20 pitkälle poistaa haitallinen IR-drop-efekti, koska .. nesteessä kulkeva virta on mitättömän pieni. Samoin *;*/ ulkoisen ohjauksen ansiosta voidaan ohjattava näyte • * *···' pakottaa hyvin korkeisiin potentiaaleihin veteen nähden, : ’*· jopa normaali menetelmän suhteen mahdottomiin poten- 25 tiaaleihin. Samoin etuna on, että ulkoisen potentiaa- :V: lisäädön takia ei tarvita suurta virranantokykyä apupo- :Y: tentiostaatissa.

Lisäksi etuna on, että mitattu virta päänäyt-teen ja apunäytteen välillä edustaa todellista korroo-30 siovirtaa eikä tietyn potentiaalin aikaansaamiseksi ... tarvittavaa eksitointivirtaa, kuten on ollut nykyisissä ; . menetelmissä ja laitteissa. Lisäksi vesikemia näytteen pinnassa on huomattavasti parempi kuin tekniikan tasoa “.· edustavissa laitteissa. Etenkin korkeissa potentiaaleis- 35 sa, koska potentiaalin aikaansaamiseksi ei tarvita .V suuria virtoja, jotka esim. hajottaisivat vettä ns.

’ \ vastaelektrodin näytteen pinnassa. Lisäksi etuna on, 4 82775 että haluttaessa voidaan keksinnön mukaiseen järjestelmään kytkeä hyvinkin suuri määrä näytteitä samanaikaisesti mitattavaksi.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskoh-5 taisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää kaaviollisesti tekniikan tasoa edustavaa potentiostaattia, kuva 2 esittää erästä keksinnön mukaista potentiostaattia , 10 kuva 3 esittää erästä toista keksinnön mukaista potentiostaattia ja kuva 4 esittää kaaviollisesti erästä keksinnön mukaista koejärjestelyä.

Kuva 1 esittää kaaviollisesti tekniikan tasoa 15 kuvaavaa potentiostaattia, jossa elektrolyyttiin on upotettu näyte 7, referenssielektrodi 8 ja vastaelektro-di 9. Kun tällaisessa tapauksessa näyte pakotetaan tiettyyn potentiaaliin, syntyy varsinkin huonosti johtavassa elektrolyytissä suhteellisen suuri häiriötermi, 20 joka johtuu suhteellisen suuresta virrasta, joka tarvitaan potentiaalin aikaansaamiseksi. Näin todellisia korroosiovirtoja on vaikea tarkasti mitata tunnetulla koejärjestelyllä.

Kuvassa 2 on esitetty periaatekaavio keksinnön 25 mukaisesta näytteentestausmenetelmästä. Keksinnön mukai- selle laitteelle on ominaista, että siihen kuuluu aina ainakin kaksi erillistä virtajärjestelmää, joista toinen 6 on yhdistetty apunäytteeseen 1 ja toinen 3 pää-näytteeseen 2. Tällöin virtalähteen 6 avulla apunäyte 30 1 järjestetään lepopotentiaaliinsa ja virtapiirin 3 . avulla päänäyte 2 ohjataan sille haluttuun potentiaali- tasoon, jolloin olennaisesti ainoat virrat, mitkä kulke-‘ vat näytteiden eli apunäytteen 1 ja päänäytteen 2 välil- ·· lä ovat todellisia korroosiovirtoja, jotka voidaan täten 35 tarkasti mitata. Kuten kuvassa 2 on katkoviivoin esitetty, tähän järjestelmään voidaan liittää useita erillisiä virtapiirejä 3, jotka on yhdistetty omaan päänäytteeseen

II

5 82775 2 tai päänäyteryhmään korroosiovirtojen kulkiessa aina päänäytteen ja apunäytteen välillä.

Kuvassa 3 on esitetty eräs toinen keksinnön sovellutus, jossa on myös useita eri potentiaalitasoissa 5 olevia päänäytteitä 2, mutta ainoastaan yksi virtapiiri 4 näiden potentiaalitasojen aikaansaamiseksi. Tällöin eri potentiaalitasot eli päänäytteet 2 on yhdistetty toisiinsa vastusten 5 kautta ja edullisesti nämä vastukset ovat lisäksi portaattomasti säädettäviä säätövastuk-10 siä, jolloin eri potentiaalitasoilla sijaitsevia päänäytteitä voidaan portaattomasti säätää halutulle jännitetasolle toistensa ja apunäytteen 1 suhteen toivottujen korroosio-ominaisuuksien aikaansaamiseksi.

Kuvassa 4 on esitetty eräs keksinnön mukainen 15 järjestely, jossa on elektrolyyttiin upotettava tukirakenne käsittäen kolme päällekkäistä potentiaalitasoa a, b, c. Jokainen potentiaalitaso koostuu johtavaa materiaalia olevasta kehikosta 11 ja siinä olevista pidäkkeistä 12, joihin tutkittavat näytteet 13 ovat asetettavis-20 sa. Kehikot on yhdistetty toisiinsa vastuslangalla 14, joten vastuslangassa syntyvästä jännitehäviöstä johtuen eri kehikoissa vallitsee eri jännitetasot ja näin eri-laiset korroosiovirrat vaativat näytteet voidaan tutkia • · : **· samanaikaisesti tai samanlaisia näytteitä voidaan tutkia 25 samanaikaisesti eri suuruisilla korroosiovirroilla.

: Edellä keksintöä on selostettu yksityiskohtai- :Y; sesti viittaamalla eräisiin sen edullisiin sovellutuk siin. Ne eivät kuitenkaan millään tavoin rajaa keksintöä, jonka eri sovellutukset voivat vaihdella oheisten 30 patenttivaatimusten rajaaman keksinnöllisen ajatuksen ... puitteissa.

• · · • * · • · φ * · • · »«·· ·

Claims (8)

1. Näytteentestausmenetelmä, jossa elektrolyytissä oleva näyte järjestetään tiettyyn potentiaaliin 5 näytteen korroosio-ominaisuuksien tutkimiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään ainakin kahta eri potentiaalissa olevaa näytettä, joista yhtä käytetään apunäytteenä (1), joka ohjataan sen lepopoten-tiaaliin ja muiden näytteiden eli päänäytteiden (2) 10 potentiaaleja ohjataan apunäytteen suhteen siten, että todellinen korroosiovirta kulkee pää- ja apunäytteen välillä olennaisesti vapaana potentiaalien aikaansaamiseksi tarvittavasta eksitointivirrasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että useita eri potentiaaleissa olevia päänäytteitä (2) tai päänäyteryhmiä mitataan samanaikaisesti.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri potentiaaleissa 20 olevia päänäytteitä (2) tai päänäyteryhmiä ohjataan näyte tai vastaavasti ryhmäkohtaisilla virtapiireillä (3).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri potentiaaleissa 25 olevia päänäytteitä (2) tai päänäyteryhmiä ohjataan yhdellä virtapiirillä (4) päänäytteiden tai päänäyteryh-mien ollessa yhdistettynä toisiinsa vastusten (5) kautta.

5. Potentiostaatti elektrolyyttiin upotetun 30 näytteen korroosio-ominaisuuksien tutkimiseksi, tunnettu siitä, että potentiostaattiin kuuluu elektrolyyttiin upotettu apunäyte (1) yhdistettynä virtalähteeseen (6) sekä ainakin yksi päänäyte (2) yhdistettynä toiseen virtalähteeseen (3, 4) ohjaamaan päänäyte halut- 35 tuun potentiaalitasoon apunäytteen suhteen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen potentiostaatti, tunnettu siitä, että potentiostaattiin 7 82775 Kuuluu useita eri potentiaalitasoja, joihin päänäytteet (2) tai päänäyteryhmät on järjestettävissä.

6 82775

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen poten-tiostaatti, tunnettu siitä, että potentiostaat- 5 tiin kuuluu erillinen virtalähde (3) jokaista käytettävää potentiaalitasoa kohti.

8. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen poten-tiostaatti, tunnettu siitä, että potentiostaat-tiin kuuluu päänäytteitä (5) varten ainoastaan yksi 10 virtalähde (4), jolloin eri potentiaalitasoissa olevat päänäytteet tai päänäyteryhmät on yhdistetty toisiinsa vastusten (5) kautta. • · • · · • * « • · · • * • « » • I • · 4 · « * · · » »M • · • « · • · » * • * * • · • · · « » « • » · « • · » » « « · « »·· · « ♦ · 4 * • « • · · • · • · · » · * · · • » 8 82775