[發明專利]動態環境微生物電化學腐蝕實驗裝置

無效

• 申請號: 200810056450.7
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101216411A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 柳偉;路民旭;趙艷亮
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于腐蝕實驗和電化學測試技術領域，特別是提供了一種動態微生物腐蝕過程電化學腐蝕和測試裝置，適用于常壓下腐蝕介質動態工況條件下金屬微生物腐蝕行為和機理研究，尤其適用于動態條件下微生物腐蝕過程電化學信號測試。

背景技術

微生物腐蝕廣泛存在于石油、化工、鋼鐵、食品加工、建筑、電力、通訊、礦山、核能、海洋運輸、供水給水等領域，其危害性越來越受到人們的關注。動態環境下的微生物腐蝕過程的電化學測試，對動態環境下微生物腐蝕行為和機理的研究具有重大意義。在電化學實驗過程中有些測試(如極化曲線等)外加電信號過大，測試后破壞表面結構使試樣不能再次使用。而現有的動態測試裝置設計只能安裝一個試樣，這使得對微生物腐蝕過程不同階段的電化學數據收集受到限制。因此，研究動態條件下的微生物腐蝕機理時，由于缺乏可監測動態電化學過程信號的裝置而影響對動態微生物腐蝕行為和機理的深入研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在適合微生物生存環境下微生物腐蝕電化學測試裝置，解決了以往對實際情況下微生物腐蝕過程電化學信號進行監測的問題，可以方便準確地測量動態條件下試樣表面的電化學信號。

本發明由電機、轉軸、碳刷、夾具、三電極系統、信號傳導通路、外接電化學測試儀器、密封試驗箱、恒溫水浴、細菌培養箱、廢液回收箱等部分組成。電機與轉軸通過連軸器相連，通過軸承把轉軸固定于密封試驗箱上蓋，試樣夾具固定于轉軸的另一端。三電極系統通過信號傳導通路與外接電化學測試儀器相連。圖1中A區域是本裝置的工作電極電信號引出的關鍵部分，包含帶壓簧的碳刷2、碳刷架1、套在轉軸3上的銅環26、三個與不同試樣連通插孔29和與銅環連通插頭28(如圖2所示)，利用碳刷與銅環的摩擦接觸解決動態與靜態的轉換，通過插孔29改變所測試樣。B區域是工作試樣與導線的接觸結構，其放大圖如圖4所示，包含導線14、銅片34、壓簧33和電化學測試試樣18，其中導線14與銅片34通過焊接相連，利用壓簧的壓力使銅片與試樣的接觸良好。使用環形鉑絲做輔助電極19和四鹽橋20參比電極以消除試樣旋轉時由于電極之間距離的變化而引起的電極間溶液電阻變化帶來的影響。夾具結構如圖3所示，上盤13設有電化學測試試樣夾槽30、非電化學測試試樣夾槽31、導線夾槽32，下盤16設有電化學試樣夾槽30、試樣夾槽31。金屬網屏蔽罩17罩在容器周圍減小外界電信號對測試過程的干擾。為解決長時間動態微生物實驗環境菌種數量減少的問題，通過溶液出口開關8和菌液注入開關21進行溶液更換使環境實現微生物連續供應。

本發明專利解決其技術問題所采用的技術方案是：利用強度高、化學性質穩定的聚四氟乙烯作為轉軸和夾具的原材料，通過嵌于轉軸四周帶有絕緣外皮的銅導線14連接夾具上的試樣與銅環26。采用碳刷與銅環的摩擦接觸來解決工作電極信號傳導動態到靜態的轉變。通過不同的插孔與插頭的連接來改變測試對象。利用外置的兩個容器通過溶液出口開關8和菌液注入開關21來實現試驗過程中菌液的更新。3個電化學測試試樣與和導線相連的銅片相接觸，通過彈簧將其壓緊來保證接觸良好。

本裝置的有益效果是，可以監測工作電極動態條件下的電化學信號(極化曲線、極化電阻和交流阻抗等)，提供腐蝕失重和形貌觀察試樣，裝置箱體11由透明的有機玻璃制成試驗過程中可以觀察含有微生物的腐蝕介質的顏色和渾濁程度變化，兩個外置的容器可以實現試驗過程中菌液的更新，更加實用于微生物腐蝕行為和機理研究。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。其中，碳刷架1、碳刷2、轉軸3、工作電極接頭4、參比電極接頭5、輔助電極接頭6、密封圈7、溶液出口開關8、緊固螺栓(6個)9、箱蓋10、箱體11、非電化學測試試樣12、夾具上盤13、銅導線14、固定螺母15、夾具下盤16、金屬網屏蔽罩17、電化學測試試樣18、環形鉑絲19、.鹽橋(4個)20、菌液注入開關21、密封墊圈22、輔助電極支架23、軸承24、飽和KCl甘汞電極25(4個)、銅環26、連軸器27。

圖2是圖1中A區的結構示意圖。插孔29、插頭28。

圖3是夾具上、下盤結構圖。電化學試樣夾槽30、試樣夾槽31、導線夾槽32。

圖4是圖1中B區的結構示意圖。接觸銅片34、壓簧33。

具體實施方式

將試樣固定在試樣夾具盤上，其中電化學測試試樣通過壓簧33的壓力與銅片34良好接觸，通過信號傳導通路與工作電極接頭4相連。調整環形鉑絲19和鹽橋20的魯金毛細管口的位置，使三電極處于同一水平面。蓋上箱蓋10，用螺栓13緊固使容器密閉，通過菌液注入開關21將事先配置好的含細菌的溶液注入密閉容器，將容器放入恒溫水浴鍋中用以控制實驗溫度。通過連軸器27將轉軸與可控速電機相連從而調整并滿足不同實驗要求的轉速。將設備的工作電極接頭4、參比電極接頭5、輔助電極接頭6分別與電化學工作站三電極相連，用金屬網屏蔽罩17罩在容器四周。在測試過程可通過插頭28來選擇不同的試樣進行測量。通過溶液出口開關8和菌液注入開關21來實現試驗過程中菌液的更新。