一種可控制氧含量的恒溫恒濕薄液膜腐蝕實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及薄液膜腐蝕實驗改進(jìn)，具體涉及一種可控制氧含量的恒溫恒濕薄液膜腐蝕實驗裝置，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的腐蝕現(xiàn)象之一，大氣腐蝕中的薄液膜腐蝕為腐蝕研究的重要研究方向。薄液膜中往往含有水溶性的腐蝕性鹽類及溶入的腐蝕性氣體，對金屬腐蝕產(chǎn)生較大影響，同時薄液膜厚度直接決定了金屬腐蝕速率。
[0003]隨著腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，電解槽中的腐蝕介質(zhì)液面可能會因為蒸發(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)工作站測出的數(shù)據(jù)不具有準(zhǔn)確性以及可靠性，實驗現(xiàn)象以及實驗結(jié)果的重現(xiàn)性低等缺陷。
[0004]當(dāng)腐蝕環(huán)境溫度變化很大時，腐蝕介質(zhì)中的分子運(yùn)動劇烈程度不同，腐蝕介質(zhì)的蒸發(fā)速度不同極大地影響了腐蝕反應(yīng)過程，對實驗結(jié)果產(chǎn)生重要影響。
[0005]傳統(tǒng)的薄液膜厚度保持方法通常采用增大電解槽面積以減小因蒸發(fā)引起的薄液膜厚度變化，或者增強(qiáng)實驗裝置的密封性以減小腐蝕介質(zhì)的蒸發(fā)的方法來保持液膜厚度的穩(wěn)定。該方法可控性低，不能完全避免腐蝕介質(zhì)的蒸發(fā)作用，同時，蒸發(fā)的腐蝕介質(zhì)也未能得到補(bǔ)充。
[0006]傳統(tǒng)的溫度控制方法為利用室內(nèi)空調(diào)等設(shè)備控制室溫來保持測試溫度的穩(wěn)定。該方法溫度穩(wěn)定性差，且可測試溫度范圍小，尤其不能實現(xiàn)腐蝕溫度為零下溫度的控制。
[0007]同時，該體系下陰極主要發(fā)生吸氧反應(yīng)，隨著腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，一方面，腐蝕介質(zhì)中氧氣含量逐漸減少，另一方面，隨著液膜厚度的減薄，空氣中的氧氣容易到達(dá)溶液表面，腐蝕介質(zhì)氧含量增加，因此，氧含量變化對腐蝕反應(yīng)的陰極過程有著重要影響。
[0008]研制一種控制溶液氧含量的恒溫恒濕薄液膜腐蝕實驗裝置，并建立相應(yīng)的實驗方法，極大地減小由于腐蝕介質(zhì)蒸發(fā)引起的液膜厚度的變化和由于溫度差異引起的實驗結(jié)果重現(xiàn)性差等問題，同時還能保持溶液中氧氣含量的穩(wěn)定，進(jìn)而對各種材料的薄液膜腐蝕行為和腐蝕機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，對于豐富和發(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)與理論價值；對于研發(fā)防護(hù)措施，減少工程中出現(xiàn)的薄液膜腐蝕問題，抑制大氣腐蝕，延長大氣環(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)實意義和工程應(yīng)用價值。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種控制溶液氧含量的恒溫恒濕薄液膜腐蝕實驗裝置。本實用新型能根據(jù)實驗需要實現(xiàn)對溶液氧濃度的控制，且自動化程度高，控制與測試的精度高，實驗數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。另外，本實用新型能保持裝置濕度穩(wěn)定，極大地減小因為溶液蒸發(fā)引起的液膜厚度的變化；同時能保持測試溫度范圍從零下低溫至高溫幾十度，實現(xiàn)在一定溫度及液膜厚度下金屬腐蝕的電化學(xué)數(shù)據(jù)采集，從而更真實準(zhǔn)確地研究在不同膜厚下金屬的腐蝕機(jī)理。
[0010]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0011]一種可控制氧含量的恒溫恒濕薄液膜腐蝕實驗裝置，包括電化學(xué)腐蝕測量系統(tǒng)，所述電化學(xué)腐蝕測量系統(tǒng)包括帶有密封蓋的電解槽，其特征在于，還包括溶液氧含量控制系統(tǒng)，所述溶液氧含量控制系統(tǒng)包括氧含量檢測裝置、氧含量調(diào)節(jié)裝置和氮氣調(diào)節(jié)裝置；
[0012]氧含量檢測裝置包含氧含量檢測探頭和氧含量測定儀；氧含量檢測探頭位于電解槽內(nèi)并用于檢測溶液的氧含量；氧含量檢測探頭的信號輸出端與氧含量測定儀相連接；
[0013]氧含量調(diào)節(jié)裝置包含氧氣源和氧氣控制閥；氧氣源通過氧氣輸送管道與電解槽連通，氧氣控制閥安裝在氧氣輸送管道上；
[0014]氮氣調(diào)節(jié)裝置包含氮氣源和氮氣控制閥；氮氣源通過氮氣輸送管道與電解槽連通，氮氣控制閥安裝在氮氣輸送管道上。
[0015]進(jìn)一步地，電解槽的槽壁為帶有內(nèi)腔的中空結(jié)構(gòu)；
[0016]還包括加熱制冷循環(huán)器，加熱制冷循環(huán)器的出液口通過管道與內(nèi)腔的進(jìn)液口相連通，加熱制冷循環(huán)器的進(jìn)液口通過管道與內(nèi)腔的出液口相連通；
[0017]在電解槽內(nèi)部還設(shè)有用于檢測溶液溫度的溫度傳感器；溫度傳感器的輸出端與加熱制冷循環(huán)器相連接。
[0018]進(jìn)一步地，還包括濕度控制系統(tǒng)，所述濕度控制系統(tǒng)包括加濕器和位于電解槽內(nèi)的濕度檢測探頭；所述加濕器的出氣口通過管道與電解槽內(nèi)部連通，所述濕度檢測探頭的信號端與加濕器相連接。
[0019]電解槽放置于鐵架臺上，在鐵架臺上方的水平橫梁上設(shè)有螺旋測微器，螺旋測微器底部對應(yīng)設(shè)有探針，探針懸置于電解槽上方；
[0020]所述電化學(xué)腐蝕測量系統(tǒng)還包括輔助電極、參比電極和工作電極，在電解槽中固定試件以形成所述工作電極，輔助電極和參比電極設(shè)于電解槽中，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)腐蝕測量系統(tǒng)；
[0021]萬用表與螺旋測微器、探針及工作電極構(gòu)成回路體系。
[0022]氧氣輸送管道的管口和氮氣輸送管道的管口均裝有濾網(wǎng)，以使加入氣體進(jìn)入溶液時產(chǎn)生均勻細(xì)小氣泡，減小對試樣表面溶液影響。
[0023]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。
[0024]所述工作電極主體為直徑1mm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側(cè)面通過環(huán)氧樹脂封閉于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。
[0025]所述工作電極表面放置微小水平泡，通過調(diào)節(jié)電解槽的底座上的三個呈三角分布的調(diào)平支座高度使工作電極表面水平。
[0026]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下有益效果:
[0027]I)三角可調(diào)電解槽上安裝微小水平泡，可隨時調(diào)整裝置獲得水平，確保試樣表面的薄液膜厚度均勻，使得同一液膜厚度下的金屬腐蝕實驗得以進(jìn)行，同時，電解槽的夾層結(jié)構(gòu)能有效地控制測試溫度的穩(wěn)定性。
[0028]2)選用加熱制冷循環(huán)器實現(xiàn)對腐蝕溫度的精確控制，且加熱制冷循環(huán)器的溫度控制范圍為:-30-100°C，實驗測試溫度范圍可達(dá):-25-95°C，可對很大溫度范圍的薄液膜體系進(jìn)行測試。
[0029]3)利用濕度控制器和加濕器控制電解槽內(nèi)濕度值為85%RH以上，減小由于蒸發(fā)引起的腐蝕介質(zhì)液面降低，保持液膜厚度的穩(wěn)定。
[0030]4)根據(jù)溶解氧含量測定儀和加氧裝置能精確地控制溶液中氧含量的穩(wěn)定，對于特定的腐蝕體系，該裝置能進(jìn)行準(zhǔn)確的測試。
[0031]5)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)腐蝕測量系統(tǒng)，可測量不同薄液膜厚度下，試樣在腐蝕介質(zhì)中的開路電位、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。
[0032]總之，本實驗裝置能方便、準(zhǔn)確地保持薄液膜厚度及測試溫度的穩(wěn)定，實現(xiàn)恒定溫度、不同液膜厚