[發明專利]一種用于金屬材料氫滲透行為的多通道測氫裝置及方法

有效

• 申請號: 201410225714.2
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104034762A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 鄭傳波;申小蘭;益幗;唐祝軍;李春嶺
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于測量技術領域，涉及一種用于金屬材料氫滲透行為的多通道測氫裝置及方法。本發明通過建立多通道Devnathan-Stachurski(D-S)電解池測量金屬材料多個局部位置的氫滲透電流，同時結合金相法達到研究材料局部組織差異對氫滲透電流影響的目的。

背景技術

金屬材料在腐蝕過程中會發生析氫反應，氫原子擴散到裂縫尖端的金屬內部使這一區域變脆，在應力作用下發生脆性斷裂進而影響金屬材料的結構安全。針對該現狀目前大多數研究者都沿襲了Devnathan-Stachurski采用的單通道D-S雙電解池裝置及方法來測量金屬材料化學成分和熱處理對氫滲透行為的影響，由于該裝置一次測量過程中無法獲得材料多個局部位置的氫滲透電流，進而導致對于組織差異對金屬材料氫滲透行為影響的研究甚少。

本發明在前人的基礎上加以改進，通過建立多通道D-S電解池測量相同環境中材料多個局部位置的氫滲透電流，并且結合金相法從而達到研究材料組織差異對氫滲透行為影響的目的。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種用于研究金屬材料氫滲透行為的多通道測氫裝置及方法。本發明是通過建立多通道Devnathan-Stachurski(D-S)電解池以達到一次能測量金屬材料多個局部位置的氫滲透電流，同時結合金相法達到研究材料局部組織差異對氫滲透電流影響的目的。

為了達到上述目的，本發明實現目的所采用的技術方案是：

一種用于金屬材料氫滲透行為的多通道測氫裝置，包括試樣1，參比電極2、輔助電極3、陰極池5、陽極池6和多通道恒電位儀9，其中所述的陰極池5為上開口的桶形結構，所述的陽極池6為上下開口的筒形結構，并自下而上依次由陰極池5、試樣1和若干個陽極池6豎直安置，其中所述的參比電極2和輔助電極3上下布置在所述的陰極池5中，并分別通過穿入所述的陰極池5一側面設置的密封參比電極固定孔7和密封輔助電極固定孔8中的導線與所述的恒電位儀9的相應通道相連接；所述的若干個陽極池6均布于所述的試樣1的上平面上，每個陽極池6設置有輔助電極和參比電極且其導線分別與所述的恒電位儀9的相應通道相連接；所述的試樣1通過導線與所述的恒電位儀9的相應通道相連接。

上述所述的陰極池5還設置有進液口4。

上述所述的陽極池6的數量為4個。

上述所述的陰極池5和陽極池6的材質為聚四氟乙烯。

上述所述的陰極池5、試樣1和陽極池6之間是通過氯仿固定且用硅橡膠進行密封。

為了達到上述目的，本發明實現目的所采用的另一個技術方案是：

本發明的一種用于金屬材料氫滲透行為的多通道測氫裝置的測試方法，其特征在于包括如下具體步驟：

1)將待測試樣1制作成0.5mm厚的薄片，試樣1兩側表面用金相砂紙逐級打磨至1000#砂紙，機械拋光，然后采用恒電流法將試樣1一面進行表面鍍鎳，鍍鎳后的試樣1在丙酮中采用超聲波清洗干凈后用無水酒精擦拭，冷風吹干，待用；

2)將步驟1)中制備好的試樣1鍍鎳一面朝上安置在陰極池5和4個陽極池6之間，采用氯仿和硅橡膠將4個陽極池6和陰極池5分別與試樣1固定連接和密封；

3)制備充氫溶液和擴氫溶液，所述充氫溶液為0.2mol/L?NaOH與0.22g/L的硫脲的混合液，擴氫溶液為0.1mol/L?NaOH溶液。

4)將步驟3)中制備好的充氫溶液和擴氫溶液分別注入陰極池5和4個陽極池6中；

5)在試樣1上施加200mV電位保證從陰極池5滲透過來的氫原子立刻被氧化進而使試樣1陽極面的氫濃度為零，試樣1鍍鎳一面的電流密度降低到0.2μA/cm²時選用1.5mA/cm²電流進行陰極極化，通過多通道恒電位儀9測得并顯示試樣1各個局部位置在充氫溶液中釋氫電流隨時間的變化值。

上述所述的鍍鎳所采用的是硫酸鎳溶液、氯化鎳溶液及硼酸溶液的混合鍍鎳液，所述的硫酸鎳溶液為250g/L的NiSO₄.6H₂O，氯化鎳溶液為45g/L的NiCl₂.6H₂O，硼酸溶液為40g/L的H₃BO₃。所述的鍍鎳所采用的電流密度為10mA/cm²，時間為60s。

本發明的用于金屬材料氫滲透行為的多通道測氫裝置及方法的優點與積極效果為：