一種可自動(dòng)控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及薄液膜腐蝕試驗(yàn)改進(jìn)，具體涉及一種可自動(dòng)控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗(yàn)裝置，屬于電化學(xué)腐蝕技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣腐蝕是金屬材料最常見(jiàn)的腐蝕現(xiàn)象之一，危害性極大；大氣腐蝕中的薄液膜腐蝕為腐蝕研究的重要研究方向。放置在大氣環(huán)境中的金屬表面通常會(huì)形成一層極薄的水膜，當(dāng)水膜厚度達(dá)到20-30個(gè)分子厚度時(shí)，即形成電化學(xué)腐蝕所需要的電解液膜，也就是薄液膜。薄液膜中往往含有水溶性的腐蝕性電解質(zhì)及溶入的腐蝕性氣體，對(duì)金屬腐蝕產(chǎn)生較大影響；同時(shí)薄液膜厚度直接決定了金屬腐蝕速率，是大氣腐蝕最重要的影響因素之一。
[0003]當(dāng)金屬表面液膜很薄時(shí)，氧氣很容易通過(guò)液膜在金屬表面形成飽和氧，金屬表面易發(fā)生氧的去極化反應(yīng)，成為主要的陰極反應(yīng)；而金屬離子或腐蝕產(chǎn)物在很薄的液層下擴(kuò)散受到阻滯，陽(yáng)極處于鈍態(tài)，陽(yáng)極反應(yīng)不易進(jìn)行。當(dāng)液膜較厚時(shí)，氧氣擴(kuò)散到金屬表面阻力增大，陰極反應(yīng)受阻，陽(yáng)極由于金屬離子以及腐蝕產(chǎn)物擴(kuò)散速度加快，使得陽(yáng)極反應(yīng)增加。
[0004]傳統(tǒng)的薄液膜厚度測(cè)量方法:利用萬(wàn)用表數(shù)值改變來(lái)確定回路電阻變化，驅(qū)動(dòng)螺旋測(cè)微器使探針逐漸接近液膜表面，當(dāng)探針尖端剛與液面接觸時(shí)，形成通路，萬(wàn)用表數(shù)值明顯變化，記錄螺旋測(cè)微器讀數(shù)a，繼續(xù)微調(diào)螺旋測(cè)微器，當(dāng)萬(wàn)用表數(shù)字又一次突變時(shí)，停止驅(qū)動(dòng)，此時(shí)探針與工作電極表面接觸，記錄螺旋測(cè)微器數(shù)值b，螺旋測(cè)微器的兩次讀數(shù)之差，即為液膜厚度。
[0005]傳統(tǒng)的薄液膜膜厚測(cè)量方法測(cè)出的液膜厚度誤差較大，當(dāng)液膜厚度低至十幾微米甚至更低時(shí)，螺旋測(cè)微器的細(xì)微改變都會(huì)使得螺旋測(cè)微器讀數(shù)有巨大的差異，造成液膜厚度不準(zhǔn)確，然而在對(duì)金屬在薄液膜下的腐蝕研究中，微米級(jí)的膜厚是薄液膜腐蝕研究的重點(diǎn)。
[0006]同時(shí)，隨著腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，電解槽中的溶液液面可能會(huì)因?yàn)閾]發(fā)、參與反應(yīng)等原因而降低，造成工作電極表面液膜厚度的極大改變，使得電化學(xué)工作站測(cè)出的數(shù)據(jù)不具有準(zhǔn)確性以及可靠性，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性低。
[0007]研制一種可自動(dòng)控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗(yàn)方法，進(jìn)而對(duì)各種材料的薄液膜腐蝕行為和腐蝕機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)深入細(xì)致的研究，對(duì)于豐富和發(fā)展腐蝕學(xué)相關(guān)理論、尤其是薄液膜腐蝕理論具有重要的學(xué)術(shù)與理論價(jià)值；對(duì)于研發(fā)防護(hù)措施，減少工程中出現(xiàn)的薄液膜腐蝕問(wèn)題，抑制大氣腐蝕，延長(zhǎng)大氣環(huán)境中服役的各種設(shè)備的使用壽命，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種可自動(dòng)控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗(yàn)裝置。本裝置能在一定范圍內(nèi)自動(dòng)、方便、準(zhǔn)確地控制并保持薄液膜處于某一厚度，且該厚度可方便調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)一定液膜厚度下金屬腐蝕的電化學(xué)數(shù)據(jù)采集，從而更利于研究在不同膜厚下金屬的腐蝕機(jī)理。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]可自動(dòng)控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗(yàn)裝置，包括鐵架臺(tái)，鐵架臺(tái)上放置電解槽，在鐵架臺(tái)上方的水平橫梁上設(shè)有螺旋測(cè)微器I和螺旋測(cè)微器II，螺旋測(cè)微器I和螺旋測(cè)微器II底部對(duì)應(yīng)設(shè)有探針I(yè)和探針I(yè)I，探針I(yè)和探針I(yè)I懸置于電解槽上方；一儲(chǔ)液槽通過(guò)帶控制閥的水管與電磁閥進(jìn)液口連接，電磁閥出液口通過(guò)水管與電解槽連接，儲(chǔ)液槽通過(guò)電磁閥給電解槽補(bǔ)充液位；電磁閥為常開(kāi)式且流量可調(diào)；
[0011]在電解槽中固定試件以形成工作電極，同時(shí)電解槽中設(shè)有輔助電極和參比電極，參比電極距工作電極表面l-3mm ;輔助電極、參比電極和工作電極分別通過(guò)導(dǎo)線與微機(jī)控制的電化學(xué)工作站的相應(yīng)端口連接，形成電化學(xué)腐蝕測(cè)量系統(tǒng)；
[0012]萬(wàn)用表連接于螺旋測(cè)微器I和工作電極所在回路中；
[0013]在電解槽中設(shè)有鉑電極，螺旋測(cè)微器I1、鉑電極分別經(jīng)導(dǎo)線與電磁閥的接線口連接，以使三者形成回路。
[0014]所述輔助電極由PVC管和鉑絲構(gòu)成，PVC管直徑16mm，鉑絲直徑0.25mm、純度為99.9%，鉑絲纏繞于PVC管外壁距離端部0.5mm處，輔助電極豎直固定在電解槽中底面上。
[0015]所述工作電極主體為直徑10mm的圓柱體鋼和直徑15mm的PVC管，圓柱體鋼一底面焊接導(dǎo)線，焊接有導(dǎo)線的圓柱體鋼底面與整個(gè)側(cè)面通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂封閉于PVC管中，僅露出另一端面作為工作電極，導(dǎo)線從PVC管中穿出；工作電極固定在輔助電極直徑為16mm的PVC管件中，工作電極表面與輔助電極PVC管件端口保持同一平面。
[0016]所述工作電極表面放置微小水平泡，通過(guò)調(diào)節(jié)電解槽的底座上的三個(gè)呈三角分布的調(diào)平支座高度使工作電極表面水平。
[0017]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0018]1)本裝置能自動(dòng)、方便、準(zhǔn)確地控制并保持薄液膜處于某一厚度，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定薄液膜厚度下金屬腐蝕的電化學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)采集工作，從而更真實(shí)準(zhǔn)確地測(cè)出在該膜厚下金屬的腐蝕機(jī)理?？蔀闇p少金屬的薄液膜腐蝕提供更準(zhǔn)確、更可靠的依據(jù)，進(jìn)而提高裝備與器械的性能與壽命。
[0019]2)本裝置液膜厚度可方便調(diào)節(jié)，且膜厚控制范圍寬，利于對(duì)比研究不同膜厚下金屬的腐蝕機(jī)理。
[0020]3)本裝置自動(dòng)化程度高，控制與測(cè)試的精度高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。
[0021]4)由輔助電極、參比電極、工作電極(試樣)以及微機(jī)控制的電化學(xué)工作站構(gòu)成的電化學(xué)腐蝕測(cè)量系統(tǒng)，可測(cè)量薄液膜腐蝕試驗(yàn)過(guò)程中工作電極的開(kāi)路電位、極化曲線、交流阻抗、電化學(xué)噪聲等腐蝕電化學(xué)數(shù)據(jù)，以研究其電化學(xué)腐蝕行為與機(jī)理。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1-本實(shí)用新型薄液膜腐蝕試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2-本實(shí)用新型三電極俯視圖。
[0024]圖3-用本實(shí)用新型薄液膜腐蝕試驗(yàn)裝置對(duì)一具體試驗(yàn)體系進(jìn)行試驗(yàn)得到的不同厚度下的電位-時(shí)間曲線。
[0025]圖4-用本實(shí)用新型薄液膜腐蝕試驗(yàn)裝置對(duì)一具體試驗(yàn)體系進(jìn)行試驗(yàn)得到的不同厚度下的交流阻抗曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型可自動(dòng)控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗(yàn)裝置，包括鐵架臺(tái)1，鐵架臺(tái)1上放置帶微小水平泡的三角座可調(diào)實(shí)驗(yàn)電解槽2，在鐵架臺(tái)1上方的水平橫梁9上通過(guò)夾具安裝有螺旋測(cè)微器I 7和螺旋測(cè)微器II 10，螺旋測(cè)微器I 7和螺旋測(cè)微器II 10底部對(duì)應(yīng)焊接設(shè)有探針I(yè) 6和探針I(yè)I 11，探針I(yè) 6和探針I(yè)I 11懸吊于電解槽2上方。一儲(chǔ)液槽13通過(guò)帶控制閥17的水管15a與電磁閥12進(jìn)液口連接，電磁閥12出液口通過(guò)水管水管15b與電解槽2連接，儲(chǔ)液槽13通過(guò)電磁閥12給電解槽2補(bǔ)充液位。儲(chǔ)液槽13出液口高度高于電磁閥12進(jìn)液口高度，電磁閥12出液口高度高于電解槽2進(jìn)液口高度，這樣儲(chǔ)液槽13中的補(bǔ)充液在壓力作用下經(jīng)水管15b流入電磁閥12進(jìn)液口，再經(jīng)電磁閥12出液口流入電解槽2中。
[0028]電磁閥12為常開(kāi)式且流量可調(diào)，即不帶電時(shí)打開(kāi)，帶電則關(guān)斷。
[0029]本試驗(yàn)裝置具體使用如下:
[0030]1)使用前，先進(jìn)行線路連接
[0031]1.1)將試件固定于電解槽2溶液中形成工作電極3，同時(shí)將輔助電極5與參比電極4浸入電解槽2中的溶液中，使參比電極4距工作電極3表面l_3mm ;輔助電極5、參比電極4、工作電極3分別通過(guò)導(dǎo)線與微機(jī)控制的電化學(xué)工作站14的相應(yīng)端口連接，形成電化學(xué)腐蝕測(cè)量系統(tǒng)。
[0032]1.2)將萬(wàn)用表8連接于螺旋測(cè)微器I 7和工作電極3所在回路中。
[0033]1.3)在電解槽2溶液中浸入鉑電極16，螺旋測(cè)微器II 10、鉑電極16分別經(jīng)導(dǎo)線與電磁閥12的接線口連接，以使三者形成回路。
[0034]2)再設(shè)定液膜厚度
[0035]2.1)調(diào)節(jié)探針I(yè) 6和探針I(yè)I 11高度一致并使螺旋測(cè)微器I 7和螺旋測(cè)微器II 10
示數(shù)一致。
[0036]2.2)關(guān)閉儲(chǔ)液槽控制閥、電磁閥電源，打開(kāi)萬(wàn)用表使用COM以及V Ω兩個(gè)接線孔，量程選擇200M，往下微調(diào)螺旋測(cè)微器I 7，使得探針I(yè) 6緩慢接近工作電極表面，當(dāng)萬(wàn)用表讀數(shù)發(fā)生變化時(shí)，停止微調(diào)，往上驅(qū)動(dòng)螺旋測(cè)微器I 7至距離工作電極表面一定高度，該高度即為所需膜厚，關(guān)閉萬(wàn)用表；同時(shí)再次調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微器II 10示數(shù)與螺旋測(cè)微器I 7示數(shù)一致；從而完成液膜厚度設(shè)定。
[0037]3)正式測(cè)量和液位高度自動(dòng)補(bǔ)充
[0038]液膜厚度設(shè)定完成，即可進(jìn)行液面補(bǔ)充。此時(shí)打開(kāi)儲(chǔ)液槽控制閥17及電磁閥電源，由于剛開(kāi)始時(shí)液面較淺，探針I(yè)I 11未與液面接觸，電磁閥12所在回路處于斷路狀態(tài)，而電磁閥12為常開(kāi)式，故電磁閥12打開(kāi)，儲(chǔ)液槽13中的液體經(jīng)電磁閥12控制流速后流入電解槽2中，當(dāng)電解槽2液面上升至與探針I(yè)I 11接觸時(shí)，由于兩探針高度完全相同，此時(shí)的液膜厚度即為所需的膜厚，同時(shí)電磁閥12、螺旋測(cè)微器II 10及鉑電極16形成通路，此時(shí)電磁閥12關(guān)閉，停止進(jìn)液。
[0039]—旦使用過(guò)程中電解槽2中液膜厚度降低，使探針I(yè)I 11脫離液面，電磁閥12將再次打開(kāi)向電解槽2中補(bǔ)充液體，直到電解槽2液面上升至與探針I(yè)I 11接觸再關(guān)閉，從而自動(dòng)控制液膜厚度穩(wěn)定。
[0040]此時(shí)即可通過(guò)電化學(xué)腐蝕測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量試件的腐蝕電化學(xué)數(shù)據(jù)，用以研究薄液膜條件下試件的電化學(xué)腐蝕行為。
[0041]電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的腐蝕電化