[發明專利]一種金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 202211044098.1
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115452906A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 范俊鍇;李吉康;孫瑞佳;原永亮;閆亮
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N27/28
• 分類號: G01N27/28
• 代理公司: 鄭州知一智業專利代理事務所(普通合伙) 41172
• 代理人: 郜廷偉

1.一種金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測裝置，其特征在于：所述檢測裝置包括電解槽、第一墊塊、排油集氣槽、第二墊塊、排油集氣漏斗；排油集氣槽放置在電解槽內且排油集氣槽底端與電解槽內部底端之間通過第一墊塊相隔開；排油集氣槽上設置有直徑由下至上縮小的階梯通孔，階梯通孔底端設置有安裝法蘭且安裝法蘭與設置在排油集氣槽底端的螺紋孔螺栓連接；階梯通孔上方設置有排油集氣漏斗，排油集氣漏斗倒置設置，排油集氣漏斗底端覆蓋在階梯通孔頂端外側且排油集氣漏斗底端與排油集氣槽內部底端之間通過第二墊塊相隔開，排油集氣漏斗頂端可拆卸連接有密封塞。

2.如權利要求1所述的金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測裝置，其特征在于：所述階梯通孔的內部底端嵌接有金屬試樣，金屬試樣上下兩端均設置有密封圈，金屬試樣頂端的密封圈與階梯通孔的階梯內壁相接觸，金屬試樣底端的密封圈與安裝法蘭上端面相接觸。

3.如權利要求2所述的金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測裝置，其特征在于：所述安裝法蘭中部設置有避讓孔，安裝法蘭頂端一體成型有安裝凸環且安裝凸環套設在避讓孔的外周，安裝凸環的外徑與階梯通孔底端內徑相適配；當安裝金屬試樣后，安裝凸環頂端與金屬試樣底端的密封圈相接觸；所述安裝法蘭的外周邊緣設置有安裝螺孔并通過安裝螺孔與螺紋孔螺栓連接。

4.如權利要求3所述的金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測裝置，其特征在于：所述第一墊塊、第二墊塊均有兩個，兩個第一墊塊設置在排油集氣槽底端兩側并對排油集氣槽進行支撐；兩個第二墊塊設置在排油集氣漏斗底端兩側并對排油集氣漏斗進行支撐。

5.如權利要求4所述的金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測裝置，其特征在于：所述檢測裝置還包括穩流電源、第一導線、第二導線、鉑片，第一導線的一端穿過安裝法蘭上的避讓孔后與金屬試樣底端相連接，第一導線的另一端與穩流電源的陰極連接；第二導線的一端與放置在電解槽內的鉑片連接，第二導線的另一端與穩流電源的陽極連接。

6.如權利要求5所述的金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測裝置，其特征在于：所述檢測裝置還包括攝像機、計算機，攝像機的拍攝口朝向排油集氣漏斗頂端，排油集氣漏斗頂端外側壁上設置有刻度線，攝像機的信號輸出端與計算機的信號輸入端線路連接。

7.一種金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測方法，其由權利要求6所述的金屬中氫擴散系數及氫溶解度檢測裝置進行檢測，其特征在于：包括以下步驟：

S1、將待測的金屬試樣制成圓形板狀，分別采用超聲清洗和丙酮擦拭除去試樣表面的雜質和油脂；

S2、將金屬試樣上下兩端放置密封圈并將金屬試樣嵌入排油集氣槽的階梯通孔底端內部，將安裝法蘭與排油集氣槽底端螺栓連接，令安裝法蘭上端的安裝凸環上端面與金屬試樣底端的密封圈相接觸；

S3、將穩流電源的陰極通過第一導線與金屬試樣連接，將穩流電源的陽極通過第二導線與鉑片連接并將鉑片放入電解槽中，將排油集氣槽放置在電解槽內部的第一墊塊上端，將排油集氣漏斗放置在排油集氣槽內部的第二墊塊上端且令排油集氣漏斗底端位于階梯通孔的上方；

S4、向電解槽內注入電解液，電解液深度淹沒金屬試樣；向排油集氣槽內注入硅油，同時將硅油注滿排油集氣漏斗并安裝密封塞；

S5、打開穩流電源，打開攝像機記錄排油集氣漏斗頂部的收集氣體體積變化情況；根據所記錄的排油集氣漏斗內第一個氣泡生成的時間和金屬試樣厚度，代入理論公式即可得到金屬試樣的氫擴散系數；當所收集的氣體體積變化速率進入穩定值后，根據所記錄的排油集氣漏斗內氣體體積變化速率、充氫金屬試樣的體積、所確定的氫擴散系數和理論公式，即可得到金屬試樣的氫溶解度。