[實用新型]一種可克服毛細現象的高精度控制薄液膜厚度形成裝置

有效

• 申請號: 201821060227.5
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN208313226U
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 董超芳;易盼;肖葵;紀毓成;敖敏;李曉剛
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 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

本實用新型涉及一種可克服毛細現象的高精度控制薄液膜厚度形成裝置，屬于大氣腐蝕領域。裝置包括電腦，便攜式顯微鏡，鐵架臺，帶有針尖的電子螺旋測微器，可調節高度的試驗容器，試樣夾和試樣。帶有針尖的電子螺旋測微器在試樣夾的正上方；試樣裝配在試樣夾內；試樣夾置于可調節高度的試樣容器中；試驗容器放置于鐵架臺上，便攜式顯微鏡放置于試驗容器的側面。本實用新型加入了便攜式顯微鏡，該顯微鏡具有標尺功能，可以方便的測試目標距離的長度。該裝置測試精度高，操作便捷，能夠更為準確的提供所需厚度的薄液膜,可以克服毛細現象和避免萬用表使用過程中析氫影響。

技術領域：

本實用新型屬于材料大氣腐蝕研究技術領域，特別是涉及一種可克服毛細現象，析氫過程等缺陷的精確測量薄液膜厚度的裝置。

背景技術：

金屬大氣腐蝕是自然界普遍存在的腐蝕現象，由此產生的損失約占金屬年損失量的50％以上。金屬或合金材料的大氣腐蝕失效過程本質上是薄液膜環境中的電化學腐蝕過程。例如暴露在大氣環境中的金屬構件，當大氣濕度超過某一臨界值時，會在表面吸附形成一層薄液膜，而大氣中的污染粒子溶解其中便形成導電電解質，進而加速金屬的腐蝕過程。值得注意的是當金屬表面沉積有灰塵顆粒或其他污染物時，會顯著降低凝露或液膜形成的臨界濕度。此外金屬構件表面的液膜厚度會對液膜中溶解氧含量產生較大影響，進而影響金屬的腐蝕過程。當金屬構件表面液膜較薄時，氧氣很容易在液膜中達到飽和狀態，此時金屬表面主要發生氧氣的去極化過程；但當金屬構件表面液膜較厚時，氧氣擴散過程受到阻礙，此時陽極溶解產生的金屬離子擴散較快，因此陽極反應速率增加。因此準確控制薄液膜厚度對研究大氣腐蝕過程具有重要意義。

當前為了研究金屬材料的失效機制，研究方法也逐漸從戶外暴露試驗向實驗室模擬試驗轉移。實驗室中，傳統的薄液膜厚度測試方法主要采用以下兩種：(1)將萬用表接入回路，然后緩慢旋轉螺旋測微器使其前端探針移動，當螺旋測微器前端探針剛剛與液面接觸時，形成電流通路，萬用表示數變化，記錄此時螺旋測微器示數，然后再次旋轉螺旋測微器，當探針與金屬試樣表面接觸時，萬用表示數將再次發生突變，再次記錄此時的螺旋測微器的示數，這兩次示數的差值即為液膜的厚度。(2)將萬用表接入回路，然后旋轉螺旋測微器使其針尖與試樣表面接觸，記錄此時的示數；再次旋轉螺旋測微器，旋轉距離為所需薄液膜的厚度，最后緩慢添加電解質溶液，當萬用表示數剛剛發生變化時，停止添加溶液，此時已形成所需厚度的薄液膜。

傳統的薄液膜厚度測量方法誤差較大，在螺旋測微器移動至針尖與水面距離很近時，不可避免的會發生毛細現象，針尖會吸附溶液形成小水滴，嚴重影響測量精度。另一方面從本質上講，萬用表相當于將金屬試樣與螺旋測微器針尖構成回路，當回路剛好導通時，若針尖作為陰極，針尖可能會發生析氫反應，由此產生的氣泡將富集在針尖附近，影響螺旋測微器旋轉距離；若試樣作為陰極，試樣表面可能會發生析氫過程，產生的氫氣泡可能對隨后的試驗產生影響。

因此研制一種可克服毛細現象和析氫過程的高精度薄液膜厚度測試裝置對材料的大氣腐蝕機制研究和豐富發展電化學腐蝕學相關理論具有重要的理論意義。此外該裝置對于研發大氣腐蝕防護措施，延長大氣環境中構件服役壽命具有十分重要的現實意義。

發明內容：

針對現有薄液膜厚度測試技術的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種可實現薄液膜厚度高精度測量的方法。本方法可以克服傳統方法在薄液膜厚度測試過程中不可避免的螺旋測微器針尖的毛細現象缺陷；同時也能消除析氫過程帶來的負面影響。高精度的控制薄液膜厚度對于腐蝕電化學數據采集和闡述金屬材料大氣腐蝕機理是十分有利的。

一種可克服毛細現象的高精度控制薄液膜厚度形成裝置，其特征在于：包括電腦(1)，便攜式顯微鏡，鐵架臺，帶有針尖的電子螺旋測微器，可調節高度的試驗容器，試樣夾和試樣；帶有針尖的電子螺旋測微器在試樣夾的正上方；試樣裝配在試樣夾內；試樣夾置于可調節高度的試樣容器中；試驗容器放置于鐵架臺上，便攜式顯微鏡放置于試驗容器的側面。