[實用新型]一種縫隙腐蝕電化學性能試驗裝置

有效

• 申請號: 201320661145.7
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN203519471U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 楊振明;巖雨;喬利杰
• 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: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本實用新型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

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，縫隙內由于溶氧困難，氧氣消耗完后氧化還原反應終止，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⁺+nH2O=M(OH)_n+nH⁺，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。

關于材料耐縫隙腐蝕的評價方法，ASTMG8-03和GB/T10127均作了詳細規定：采用兩個聚四氟乙烯圓棒將片狀試驗材料加載中間，并用橡膠O形圈固定，進入一定濃度的FeCl₃和HCl混合溶液，根據一定時間后試樣的失重、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℃。現行標準最大的缺陷在于，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。

實用新型內容

本實用新型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。

本實用新型由聚四氟乙烯（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置于試樣4測試面上，用于旋緊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長度大于彈簧通孔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，借助鍵槽12，使用PVC夾具1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采集，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，可以使用恒溫箱直接對裝置進行恒溫。

所述試樣4采用圓片試樣，其直徑應大于溶液池試樣通孔13至少2mm直徑，小于螺紋通孔11直徑1mm。

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±1um，接觸面粗糙度Ra≤0.8。

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直徑小于螺紋直徑4mm。

所述彈簧7的長度大于彈簧通孔15的長度2mm以上。

所用夾具1為E字型PVC塑料夾具，借助溶液池8圓筒外壁的鍵槽12將PPET壓頭2壓緊在試樣4測試面上。

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。

測試需要設置試驗溫度時，可以使用恒溫箱直接對裝置進行恒溫。

本實用新型的有益效果是，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，有利于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。

附圖說明

圖1是縫隙腐蝕實驗裝置結構示意圖。

圖2是溶液池的A-A剖視圖。

圖3是PVC塑料夾具的A-A剖視圖。

圖4是溶液池螺紋通孔配套PVC螺栓的A-A剖視圖。