[發明專利]高通量原位電化學測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202011343869.8
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112525815B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 李謙;范洪強;劉異峰;朱雄韜
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N17/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種高通量原位電化學測試裝置和測試方法，包括大箱體、電化學測試系統、獨立腐蝕環境模塊和獨立參數控制模塊。大箱體用于提供統一的實驗環境，獨立腐蝕環境模塊和獨立參數控制模塊共同實現高通量模擬不同的腐蝕環境，獨立腐蝕環境模塊為溫度腐蝕環境模塊、光照腐蝕環境模塊或溶液腐蝕環境模塊。根據所需測試的獨立腐蝕環境要求，組裝測試裝置，設定獨立環境參數條件和獨立電化學測試條件，能實現高通量原位電化學測試。本發明具有以下優點：能實現高通量的原位電化學表征，具有評價效率高、易操作、精確度高的特點。在金屬材料及其保護層的耐蝕性能的監測與評估領域有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于金屬材料大氣腐蝕與海水腐蝕研究領域，具體涉及一種高通量原位電化學測試裝置及其測試方法。

背景技術

在大氣與海水環境中，金屬材料的表面往往容易因為表面潤濕或直接浸泡在電解質溶液中而產生電化學腐蝕。大氣(尤其是海洋大氣)或海水溶液環境中產生的電解質溶液中通常含有鹵素離子如氯離子，不僅會增加溶液導電性，還會促進如點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕等局部腐蝕的產生。根據曹楚南等編寫的《中國材料的自然環境腐蝕》一書中記載，材料因大氣腐蝕所造成的經濟損失約占總腐蝕損失的一半以上，而海水是自然界中數量最多而且具有很強腐蝕性的電解質溶液。因此，研究金屬材料在大氣與海水環境中的腐蝕具有重要意義。

研究金屬材料在大氣與海水中的腐蝕比較傳統的方法是在室外典型大氣和海水環境中分別掛片和浸泡試驗，但該實驗方法具有明顯氣候與地域限制的缺點。對此問題，室內模擬實驗便通過設置不同實驗環境因素和因素水平來彌補其短板，如專利公開號為CN108801887A的一種模擬海洋大氣腐蝕環境的原位電化學測試裝置及其方法，公開了在復合鹽霧箱裝置中加入多因素模擬設備提供溫度、濕度、工業污染物、紫外光和應力載荷等環境因素來模擬不同氣候環境條件，從而實現在模擬海洋大氣腐蝕環境中進行原位電化學腐蝕性能的測試。該技術存在的問題在于：在鹽霧箱中一個環境因素只能存在一種水平，因模擬的環境條件限制，測試效率低。此外，因為現有的電化學測試儀器多為單通道的電化學工作站，測試效率低，不能滿足于高通量金屬材料的電化學腐蝕動力學研究。

上述問題可以通過在室內模擬實驗的基礎上進行高通量實驗得到解決。高通量實驗是指在較短時間之內完成大量樣品的制備或表征的實驗方法，其核心是并行制備或表征多種樣品，在同一時間內完成多倍材料的實驗數據處理，最終提高材料研究的效率。具體解決的方法便是通過對電化學工作站的通道數進行增加來進一步提升材料腐蝕評估效率，如專利公開號為CN106093155A的高通量電化學測試系統及高通量電化學測試方法，公開了能夠同步對不同待測對象進行電化學測試，且使多個處理后信號之間不易產生信號干擾。但該技術存在的問題是：即使對電化學工作站的通道數進行增加，也沒有解決模擬環境因素的水平單一的問題。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種高通量原位電化學測試裝置及測試方法，能實現高通量原位電化學監測，用以解決傳統的裝置無法高通量測試以及評價手段單一的技術問題。

為達到上述發明創造目的，本發明采用如下技術方案：

一種高通量原位電化學測試裝置，包括腐蝕環境模擬裝置和電化學測試系統，腐蝕環境模擬裝置包括大箱體、獨立腐蝕環境模塊和獨立參數控制模塊；

所述電化學測試系統包括電化學工作站、計算機、交換器和電源構成；將待測樣品材料制成一系列待測工作電極，將不同的待測工作電極分別通過電化學工作站上設置的不同的電纜線進行連接，不同的電纜線通過編組由對應的通道與交換器進行信號連接，再通過交換器與計算機信號端進行信號連接，電源為電化學工作站和計算機供電；

電化學工作站通過電纜線連接交換器，通過交換器提高電化學工作站接入計算機的通道數量，再通過電纜線將交換器接入計算機，實現計算機記錄待測工作電極在腐蝕失效過程中的腐蝕動力學數據，進行高通量電化學測試；