[其他]測試微區(qū)腐蝕電位電流密度分布的掃描裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101986000003043
• 申請(qǐng)日: 1986-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN1003808B
• 公開（公告）日: 1989-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田昭武;林昌健;卓向東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 代理公司: 廈門大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 馬應(yīng)森

本發(fā)明屬于金屬局部腐蝕的測試設(shè)備，包括外徑小、內(nèi)阻低的微參比電極，機(jī)械掃描裝置和由微計(jì)算機(jī)控制電路。配合微機(jī)控制的測量電路和軟件，能檢測到金屬表面低達(dá)數(shù)微米區(qū)域和約１０微伏的微區(qū)電位信號(hào)以及電流密度分布圖，圖形清晰、直觀，并給出定量結(jié)果。本裝置的精度高，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，適用性強(qiáng)。可用于研究大多數(shù)實(shí)際體系的金屬局部腐蝕機(jī)理，評(píng)估金屬材料耐局部腐蝕性能。

本發(fā)明屬于金屬局部腐蝕的測試設(shè)備。

長期以來，金屬表面電位和電流密度分布的測量在國內(nèi)外腐蝕科學(xué)界一直是一個(gè)難題。本發(fā)明人在“WF-Ⅱ型微區(qū)電位分布測定儀”（廈門大學(xué)學(xué)報(bào)第24卷第4期，第457-463頁）中公開一種采用自動(dòng)平面掃描機(jī)械裝置和微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)微電極掃描動(dòng)作的微區(qū)電位分布測定儀。它采用兩個(gè)微參比電極，采用兩臺(tái)微型步進(jìn)電機(jī)通過給定的脈沖，分別控制樣品和微參比電極同步動(dòng)作。x-y掃描信號(hào)控制電路由脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器和門電路組成。驅(qū)動(dòng)電路由兩個(gè)組完全相同的步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器CH250和功放級(jí)組成，分別驅(qū)動(dòng)x、y軸兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)工作。提高了掃描速度、掃描范圍和測量精度。

由于實(shí)際腐蝕體系的電位分布信號(hào)微弱，干擾嚴(yán)重，掃描控制和驅(qū)動(dòng)電路受到限制，因此上述裝置所得的電位分布圖僅為間隔固定的等電位圖，不夠清晰、直觀;其掃描范圍較小且固定，在測量精度、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果顯示方面還不能滿足實(shí)際腐蝕體系的需要。

本發(fā)明的目的是改進(jìn)微參比電極，利用微機(jī)系統(tǒng)，提供具有能檢測到金屬表面低達(dá)數(shù)微米區(qū)域和約10微伏的微區(qū)電位信號(hào)，噪聲抑制能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場在線測量和測量結(jié)果平滑處理的裝置。

微參比電極是微區(qū)電化學(xué)測量的關(guān)鍵部件，其參數(shù)極大地影響微區(qū)電位的測量精度。本發(fā)明將兩根微參比電極固定在一起，其尖端位于垂直于樣品表面的同一直線上，距離為300～600微米，尖端離被測樣品小于30微米，如圖1和2所示。

微參比電極與樣品之間的距離由電極上下讀數(shù)微調(diào)器（25）調(diào)節(jié)并讀數(shù)，距離小于50微米，一般小于30微米，最好約10微米，讀數(shù)精度為1微米。

除微參比電極和電極上下讀數(shù)微調(diào)器外，機(jī)械掃描裝置由底板、滑軌、滑塊、立柱、橫梁、絲桿、電機(jī)、軸承聯(lián)軸裝置、樣品架、電解池、電極裝夾具和微計(jì)算機(jī)控制電路等部分組成。掃描方式采用樣品在X軸方向來回運(yùn)行，微參比電極在Y軸方向步進(jìn)，以掃描整個(gè)樣品表面。其動(dòng)態(tài)原理是：X軸方向步進(jìn)電機(jī)以一定轉(zhuǎn)速直接帶動(dòng)絲桿，推動(dòng)滑塊在滑軌上平動(dòng)一定的距離，滑塊上的樣品也跟隨同樣的運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，Y軸方向步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，推進(jìn)微參比電極在Y軸方向步進(jìn)一定距離，接著X軸步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，使樣品回掃到另一端，微參比電極再向Y軸方向步進(jìn)一步，接著X軸步進(jìn)電機(jī)再正轉(zhuǎn)。如此往復(fù)循環(huán)，微參比電極就自動(dòng)掃描了整個(gè)樣品表面。

如附圖3、4和5所示，X軸滑軌（11）固定在底板（31）上，X軸步進(jìn)電機(jī)（17）通過軸承（14）和聯(lián)軸部件（15）使X軸絲桿（13）轉(zhuǎn)動(dòng)，以便驅(qū)動(dòng)X軸滑塊（12）在X軸滑軌上來回平動(dòng)，樣品架（19）和電解池（20）固定在X軸滑塊上跟隨一起運(yùn)動(dòng)。

橫梁（21）固定在立柱（22）上，橫梁上裝有滑條（23），Y軸滑塊（24）可在滑條上自由滑動(dòng)，電極上下讀數(shù)微調(diào)器固定在Y軸滑塊上，微參比電極通過電極裝夾具（26）與電極上下讀數(shù)微調(diào)器連接，固定在電機(jī)座（30）上的Y軸步進(jìn)電機(jī)（29）驅(qū)動(dòng)Y軸絲桿螺母（28），聯(lián)動(dòng)Y軸絲桿（27），使Y軸滑塊在滑條上運(yùn)動(dòng)，即微參比電極也跟隨運(yùn)動(dòng)。

X軸絲桿與Y軸絲桿互相垂直，這樣被測樣品在X軸方向上來回運(yùn)動(dòng)，微參比電極在Y軸方向步進(jìn)，結(jié)果使微參比電極掃描了整個(gè)樣品表面。