一種縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置製造方法
2023-09-17 01:38:50
一種縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置製造方法
【專利摘要】一種縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，屬於金屬材料防腐領域。包括塑料夾具、聚四氟乙烯壓頭、O型密封墊圈、試樣、塑料螺栓、導線、彈簧、雙圓筒型溶液池及三電極電化學測試系統。O型密封圈置於試樣測試面上，將試樣與密封圈壓緊在溶液池螺紋孔頂部進行密封。導線連接彈簧由塑料螺釘螺帽中心引出。樣品表面放置帶凸起的聚四氟乙烯壓頭，用不同凸起高度的壓頭，製造不同寬度的縫隙。藉助溶液池內圓筒外壁的鍵槽，用塑料夾具將壓頭壓緊在試樣表面，溶液池設三電極電化學測試體系，外接電化學工作站，對試樣在腐蝕過程中的電化學信息進行實時採集或電化學測試，實現各種材料在特定縫隙寬度和溶液環境下縫隙腐蝕的研究。
【專利說明】一種縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金屬材料的縫隙腐蝕試驗裝置，試驗環境可控，能精確測量材料在不同溶液、溫度與縫隙寬度下隨縫隙腐蝕進行試樣表面的電化學信息。
【背景技術】
[0002]縫隙腐蝕是發生在金屬構件縫隙處的局部腐蝕。大多數金屬構件的螺釘、鉚、焊等連接件或焊接接頭缺陷處都存在狹窄的縫隙，尤其是縫寬在0.025mm?0.1mm的縫隙，足以使電解質溶液進入。隨著腐蝕的發展，縫隙內由於溶氧困難，氧氣消耗完後氧化還原反應終止，陰極溶氧過程依靠縫隙外部進行，縫隙內部繼續發生陽極溶解，構成供氧濃差電池；同時縫隙內部陽極溶解過程的產物擴散受到限制，縫隙內部的金屬陽離子發生水解反應Mn++nH20=M (OH) η+ηΗ+，結果使縫內pH下降，這就促使縫內金屬溶解速度增加，相應縫外鄰近表面的陰極過程，即氧的還原速度也增加，縫內金屬與縫外金屬構成短路原電池。外部表面得到陰極保護，在縫內發生強烈的陽極溶解，產生斑點或潰瘍形的宏觀蝕坑。
[0003]關於材料耐縫隙腐蝕的評價方法，ASTMG8-03和GB/T10127均作了詳細規定:採用兩個聚四氟乙烯圓棒將片狀試驗材料加載中間，並用橡膠O形圈固定，進入一定濃度的FeCljPHCl混合溶液，根據一定時間後試樣的失重、縫隙部位腐蝕深度、點蝕深度等進行評定。試驗在常壓下進行，最高溫度50°C。現行標準最大的缺陷在於，不能對腐蝕過程中試樣的腐蝕機理進行闡述。其次，縫隙腐蝕在不同寬度的縫隙下其腐蝕速率相差很大，現行的方法縫隙寬度不可控，無法評價不同縫隙下材料的縫隙腐蝕性能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種縫隙腐蝕試驗裝置，該實驗裝置能夠完成在不同溶液、溫度及縫隙寬度條件下金屬-金屬或金屬-塑料的縫隙腐蝕性能評價，同時能夠進行實時的電化學參數測試，也可以觀測材料在不同電化學參數下的縫隙腐蝕性能，裝置配套實現對樣品的封裝。
[0005]本發明由聚四氟乙烯(PPET)溶液池、塑料夾具、O型密封圈、聚四氟乙烯圓柱壓頭、塑料螺栓、彈簧、導線、三電極電化學系統組成。O型密封圈3置於試樣4測試面上，用於旋緊PVC螺栓5時密封溶液池8，PVC螺栓5中間有彈簧通孔15，彈簧通孔15內置彈簧7，彈簧7長度大於彈簧通孔15的長度；旋緊時，彈簧7上端壓緊試樣4底面，下端連接導線6，導線6通過導線通孔14引出至電化學測試系統，用作工作電極連接到電化學測試系統；在試樣4表面放置PPET壓頭2，溶液池8中間凸起處有凸起的圓筒，圓筒內部有螺紋通孔11，頂部有試樣通孔13，圓筒外壁有兩處對稱的鍵槽12，藉助鍵槽12，使用PVC夾具I將PPET壓頭2壓緊在試樣4表面；溶液池8放置參比電極9與輔助電極10，與外接導線的試樣4構成三電極體系，連接電化學工作站，對試樣在腐蝕過程中的電化學信息進行實時採集，測試材料在不同外加電信號下的縫隙腐蝕特性；測試需要設置試驗溫度時，可以使用恆溫箱直接對裝置進行恆溫。[0006]所述試樣4採用圓片試樣，其直徑應大於溶液池試樣通孔13至少2_直徑，小於螺紋通孔11直徑1mm。
[0007]所用PPET壓頭2下底面有微米級圓臺凸起，根據需要加工成不同高度圓臺凸起的壓頭，圓臺在PPET壓頭2的下底面與試樣之間產生不同寬度的縫隙，凸起高度精度達10±lum，接觸面粗糙度Ra≤0.8。
[0008]所述溶液池8為PVC塑料圓筒型溶液池，圓筒頂部的試樣通孔13直徑小於螺紋直徑 4mm 。
[0009]所述彈簧7的長度大於彈簧通孔15的長度2mm以上。
[0010]所用夾具I為E字型PVC塑料夾具，藉助溶液池8圓筒外壁的鍵槽12將PPET壓頭2壓緊在試樣4測試面上。
[0011]所述溶液池8內的溶液液面應浸沒PPET壓頭2與試樣4測試面之間的縫隙。
[0012]測試需要設置試驗溫度時，可以使用恆溫箱直接對裝置進行恆溫。
[0013]本發明的有益效果是，可實時測量不同環境體系、不同縫隙寬度下縫隙腐蝕發展過程中的電化學信息，也可以通過電化學工作站外加電信號，進行各類電化學測試以檢測材料的縫隙腐蝕敏感度，有利於對材料在特定環境下的縫隙腐蝕機理進行闡述。合理設計樣品槽，試樣無需焊接及進一步密封即可進行各類試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是縫隙腐蝕實驗裝置結構示意圖。
[0015]圖2是溶液池的A-A剖視圖。
[0016]圖3是PVC塑料夾具的A-A剖視圖。
[0017]圖4是溶液池螺紋通孔配套PVC螺栓的A-A剖視圖。
[0018]其中1.PVC塑料夾具，2.PPET壓頭，3.0型密封墊圈，4.試樣，5.PVC螺栓，6.導線，7.彈簧，8.溶液池，9.參比電極，10.輔助電極，11.螺紋通孔，12.鍵槽，13.試樣通孔，14.導線通孔，15.彈簧通孔。
【具體實施方式】
[0019]製備所需測試試樣，試樣尺寸要求大於溶液槽中間試樣通孔13大小，小於PVC螺栓5的螺紋公稱直徑，實驗前對試樣進行稱重。將O型密封圈3置於試樣4測試面朝上，試樣4測試面朝上，兩者置於溶液槽中螺紋通孔11的上端，螺紋通孔11安裝在溶液槽底部中心處，旋緊螺紋通孔11中間帶彈簧7的PVC螺栓5，壓緊在螺紋通孔11頂部進行密封，防止試驗溶液漏出。導線6連接彈簧7，由PVC螺栓頂部導線通孔14引出。在試樣4表面放置帶微米級小圓柱凸起的PPET壓頭2 (凸起加工精度為lum，接觸面粗糙度Ra〈0.8)，以平臺凸起高度來確定縫隙寬度。溶液池8中間凸起圓筒有兩處對稱的鍵槽12，藉助鍵槽12，使用E字型PVC夾具I將PPET壓頭2通過試樣通孔壓緊在試樣4測試面。由於聚四氟乙烯塑料導熱性能差，並不適用水浴恆溫，如需要嚴格控制實驗溫度，可以使用恆溫箱對裝置進行恆溫。溶液池8中放置參比電極9與輔助電極10，與外接導線的試樣4構成三電極體系，外接電化學工作站，對試樣在腐蝕過程中的電化學信息進行實時採集，測量試樣在不同溶液體系和不同溫度下的腐蝕電化學信息。也可以針對性的進行各類電化學測試，如加速陽極反應的恆電位、恆電流極化等。實驗結束後取出試樣,進行腐蝕失重測試和縫隙內腐蝕形貌表徵。
【權利要求】
1.一種縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，包括塑料夾具、聚四氟乙烯壓頭、O型密封圈、試樣、塑料螺栓、導線、彈簧、溶液池及三電極電化學測試系統，其特徵是:0型密封圈(3)置於試樣(4)測試面上，用於旋緊PVC螺栓(5)時密封溶液池(8)，PVC螺栓中間有彈簧通孔(15)，內置彈簧(7)，彈簧(7)長度大於彈簧通孔(15)的長度，旋緊時，彈簧(7)上端壓緊試樣(4)底面，下端連接導線(6)，導線(6)通過導線通孔(14)引出至電化學測試系統，用作工作電極；在試樣(4)表面放置PPET壓頭(2)，溶液池(8)中間凸起處有凸起的圓筒，圓筒內部有螺紋通孔(11)，頂部有試樣通孔(13)，圓筒外壁有兩處對稱的鍵槽(12)，藉助鍵槽(12)，使用PVC夾具(I)將PPET壓頭(2)壓緊在試樣(4)表面；溶液槽(8)放置參比電極(9)與輔助電極(10)，與外接導線的試樣(4)構成三電極體系，連接電化學工作站，對試樣在腐蝕過程中的電化學信息進行實時採集，測試材料在不同外加電信號下的縫隙腐蝕特性。
2.根據權利要求1所述的縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，其特徵是:採用試樣為圓片試樣，其直徑應大於溶液池試樣通孔(13)直徑至少2_，小於螺紋通孔(11)直徑1_。
3.根據權利要求1所述的縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，其特徵是:所用PPET壓頭(2)下底面有微米級圓臺凸起，根據需要加工成不同高度圓臺凸起的壓頭，圓臺在PPET壓頭(2)的下底面與試樣之間產生不同寬度的縫隙，凸起高度精度達10±lum，接觸面粗糙度Ra ^ 0.8 ο
4.根據權利要求1所述的縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，其特徵是:溶液池(8)為PVC塑料圓筒型溶液池，圓筒頂部的試樣通孔(13)直徑小於螺紋直徑4_。
5.根據權利要求1所述的縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，其特徵是:彈簧(7)的長度大於彈簧通孔(15)的深度2mm以上。
6.根據權利要求1所述的縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，其特徵是:所用夾具(I)為E字型PVC塑料夾具，藉助溶液池(`8)內圓筒外壁的鍵槽(12)將PPET壓頭(2)壓緊在試樣(4)測試面上。
7.根據權利要求1所述的縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，其特徵是:溶液池(8)內的溶液液面應浸沒PPET壓頭(2)與試樣(4)測試面之間的縫隙。
8.根據權利要求1所述的縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置，其特徵是:測試需要設置試驗溫度時，使用恆溫箱直接對裝置進行恆溫。
【文檔編號】G01N17/02GK103528944SQ201310508592
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】楊振明, 巖雨, 喬利傑 申請人:北京科技大學