本發(fā)明涉及腐蝕磨損模擬實驗測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試方法及測試裝置。

背景技術(shù)：

金屬材料的腐蝕磨損是摩擦配副接觸表面的機械磨損并與周圍腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或者電化學(xué)腐蝕的共同作用，導(dǎo)致材料表面失效的現(xiàn)象。這種材料的特殊失效形式是由力學(xué)、化學(xué)和電化學(xué)因素及它們之間的交互作用共同影響的結(jié)果。金屬的腐蝕磨損現(xiàn)象在石油化工、機械、冶金采礦、能源化工、海洋工程機械、人體植入材料等領(lǐng)域非常常見。傳統(tǒng)的測試手段不能夠?qū)崿F(xiàn)對金屬材料的摩擦磨損性能及腐蝕電化學(xué)性能的同步測試，但是獲得金屬摩擦磨損過程中的電化學(xué)變化特征對金屬的腐蝕磨損特性研究和有效減少金屬的腐蝕磨損失效顯得尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)中通過電化學(xué)參數(shù)變化對金屬的腐蝕磨損特性的研究有多種形式：例如授權(quán)公告號為cn200952990y的中國專利zl200620111395.3公開的“一種腐蝕與磨損交互作用動態(tài)測量裝置”，該裝置可用于材料腐蝕與磨損交互作用機理的動態(tài)研究及選材實驗，具有較好的實用價值。再如授權(quán)公告號為cn101477010b的中國專利zl200076139.3公開的“一種腐蝕產(chǎn)物膜磨損性能及腐蝕電化學(xué)測試裝置”，該測試裝置可以測量腐蝕產(chǎn)物膜的耐磨損性能，同時對磨損過程中有腐蝕產(chǎn)物膜的試樣進行電化學(xué)參數(shù)的測量，得到腐蝕產(chǎn)物膜磨損不同時間后的電化學(xué)參數(shù)值。再如中國科學(xué)院金屬研究所姜曉霞等設(shè)計的測量不同腐蝕介質(zhì)中金屬基體腐蝕磨損性能的裝置（姜曉霞，李詩卓，李曙，《金屬的腐蝕磨損》，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003）。再如授權(quán)公告號為cn87214788u的中國專利公開的“一種腐蝕和磨損同步測量裝置”，該裝置通過金屬試樣在砂漿內(nèi)轉(zhuǎn)動，通過恒電位儀和金屬試樣的質(zhì)量變化實現(xiàn)檢測。再如授權(quán)公告號為cn202403993u的中國專利201120565860.1公開的一種摩擦磨損性能及腐蝕電化學(xué)測試裝置，包括試樣臺、溶液槽、電化學(xué)測試系統(tǒng)和摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)，試樣通過密封圈設(shè)置在試樣臺上并通過試樣導(dǎo)線與電化學(xué)測試系統(tǒng)相連，輔助電極與參比電極分別通過輔助電極導(dǎo)線與參比電極導(dǎo)線導(dǎo)出并與電化學(xué)測試系統(tǒng)相連，摩擦件固定在摩擦磨損測試系統(tǒng)的摩擦件固定槽內(nèi)，測試時在試樣表面工作，與試樣以摩擦副的形式配合；該裝置通過摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)進行加載摩擦磨損實驗，同時進行電化學(xué)信號的采集，能夠測量不同載荷以及不同溶液環(huán)境下的試樣的電化學(xué)參數(shù)，摩擦實驗結(jié)束后，取出試樣再次對試樣進行稱重，可以得到材料的質(zhì)量損失，同時獲得摩擦過程中的摩擦系數(shù)以及電化學(xué)性能的信息，實現(xiàn)對材料摩擦腐蝕性能的原位研究。

但是，現(xiàn)有的上述裝置主要側(cè)重于金屬的腐蝕磨損交互作用研究，不能對異種金屬摩擦配副之間存在的電偶腐蝕進行測試，這對于認識異種金屬摩擦配副的腐蝕特性及材料失效特性的研究帶來了限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試方法及測試裝置，以解決現(xiàn)有的測試裝置不能對異種金屬摩擦配副之間存在的電偶腐蝕進行測試的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中采用的技術(shù)方案是：異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試方法，該方法是將待測試的第一金屬試樣和第二金屬試樣以摩擦副的形式裝配在一起，使第一、二金屬試樣在腐蝕溶液內(nèi)發(fā)生相對運動，同時將zra電偶腐蝕計的兩個工作電極接口和一個參比電極接口分別與第一金屬試樣、第二金屬試樣和設(shè)置在腐蝕溶液內(nèi)的參比電極連接，通過zra電偶腐蝕計記錄的電化學(xué)參數(shù)變化和第一、二金屬試樣的質(zhì)量損失來測試異種金屬摩擦配副的腐蝕磨損性能。

該方法包括調(diào)整所述第一金屬試樣與第二金屬試樣的壓緊力的步驟。

試驗過程中所述腐蝕溶液充滿相應(yīng)的溶液槽并密封在溶液槽內(nèi)。

異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試裝置，包括溶液槽、參比電極、試樣臺、摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)，所述試樣臺上設(shè)有用于固定第一金屬試樣的第一試樣固定座，所述摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)包括用于固定第二金屬試樣的第二試樣固定座，所述異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試裝置還包括zra電偶腐蝕計，所述zra電偶腐蝕計的兩個工作電極接口和一個參比電極接口分別與第一金屬試樣、第二金屬試樣和設(shè)置在腐蝕溶液內(nèi)的參比電極連接。

所述摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)包括水平往復(fù)移動的滑動部分，所述試樣臺與滑動部分固定連接；所述溶液槽由槽側(cè)壁和位于槽側(cè)壁下方的試樣臺圍成，所述槽側(cè)壁的底部端面與所述試樣臺滑動密封配合。

所述第二試樣固定座包括絕緣材料制成的第二試樣裝夾筒，第二試樣裝夾筒的前端設(shè)有供尾部具有擴徑段的第二金屬試樣從后向前插設(shè)的試樣插孔，第二試樣裝夾筒的后端插設(shè)有用于向前頂緊第二金屬試樣的后端面的頂推器，頂推器為絕緣材料制成并與第二試樣裝夾筒之間密封配合，頂推器上設(shè)有供第二金屬試樣上連接的導(dǎo)線引出的導(dǎo)線通道。

所述第二試樣的擴徑段為前小后大的圓臺形結(jié)構(gòu)。

第二試樣裝夾筒的后端設(shè)有螺紋孔，所述頂推器通過外螺紋固定在第二試樣裝夾筒上。

所述溶液槽設(shè)有密封蓋，所述參比電極和頂推器密封固定在密封蓋上。

所述頂推器與摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)的加載頭連接以調(diào)節(jié)第一、二金屬試樣之間的壓緊力。

有益效果：本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，待測試的第一金屬試樣和第二金屬試樣是以摩擦副的形式裝配在一起，并且zra電偶腐蝕計的兩個工作電極接口和一個參比電極接口分別與第一金屬試樣、第二金屬試樣和設(shè)置在腐蝕溶液內(nèi)的參比電極連接，測試時使第一、二金屬試樣在腐蝕溶液內(nèi)發(fā)生相對運動，通過zra電偶腐蝕計記錄的電化學(xué)參數(shù)變化和第一、二金屬試樣的質(zhì)量損失即可測試異種金屬摩擦配副的腐蝕磨損性能，與現(xiàn)有技術(shù)相比實現(xiàn)了對異種金屬摩擦配副之間存在的電偶腐蝕進行測試，可以方便準(zhǔn)確地研究異種金屬摩擦配副的電偶腐蝕行為，評價異種金屬配副的耐腐蝕磨損性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明中異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試的一個實施例如圖1所示，主要包括試樣臺17、o型密封圈16、溶液槽12、第二試樣固定座、參比電極6、zra電偶腐蝕計1和摩擦磨損實驗測試系統(tǒng)。其中o型密封圈16設(shè)置在試樣臺17上，形成第一試樣固定座，第一金屬試樣15密封固定在o型密封圈16內(nèi)，與金屬試驗臺17接觸導(dǎo)通，作為第一工作電極。第二金屬試樣11為柱體結(jié)構(gòu)，通過第二試樣固定座連接在摩擦磨損實驗測試系統(tǒng)的加載頭上，其尾端設(shè)有前小后大的圓臺結(jié)構(gòu)，圓臺結(jié)構(gòu)形成擴徑段。

第二試樣固定座包括絕緣材料制成的第二試樣裝夾筒10，第二試樣裝夾筒10的前端設(shè)有供第二金屬試樣11從后向前插設(shè)的試樣插孔，第二試樣裝夾筒10的后端設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)裝配有用于向前頂緊第二金屬試樣的后端面的頂推器8，頂推器8為絕緣材料制成，其軸向兩端分別設(shè)有用于與第二試樣裝夾筒10和摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)的加載頭19連接的外螺紋，頂推器8裝配到第二試樣裝夾筒10上以后與第二試樣裝夾筒10之間密封配合。第二金屬試樣11設(shè)置圓臺結(jié)構(gòu)能夠保證與試樣插孔的密封性能。頂推器8內(nèi)部設(shè)有供第二金屬試樣11上連接的導(dǎo)線引出的導(dǎo)線通道9，導(dǎo)線通道9內(nèi)設(shè)有連通第二金屬試樣11的后端端面和第二試樣電極導(dǎo)線3的轉(zhuǎn)接導(dǎo)線7，測試時第二金屬試樣11作為第二工作電極。

溶液槽12由槽側(cè)壁和位于槽側(cè)壁下方的試樣臺17圍成，所述槽側(cè)壁的底部端面與所述試樣臺17滑動密封配合。摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)包括水平往復(fù)移動的滑動部分18，測試時所述試樣臺17與滑動部分18固定連接，使第一金屬試樣15與第二金屬試樣11形成在水平方向上滑動配合的摩擦副。所述溶液槽設(shè)有密封蓋13，所述參比電極和頂推器8密封固定在密封蓋13上。

zra電偶腐蝕計1的兩個工作電極（we_1、we_2，不使用輔助電極）接口和一個參比電極（re）接口，三個電極接口分別通過第一試樣電極導(dǎo)線2、第二試樣電極導(dǎo)線3和參比電極導(dǎo)線4與第一金屬試樣15、第二金屬試樣11和設(shè)置在腐蝕溶液內(nèi)的參比電極6連接。本實施例中參比電極6為飽和甘汞電極。

測試時，制備實驗所用的第一金屬試樣15和第二金屬試樣11，并對試樣用精度為0.1mg的電子分析天平進行稱重。將第一金屬試樣15放置在試樣臺17上，通過o型密封圈16進行密封，防止腐蝕溶液從試驗臺17的底部流出。將第二金屬試樣11放入第二試樣固定座內(nèi)，然后第二試樣固定座與頂推器8進行螺紋固定連接，保證腐蝕溶液14不能進入第二試樣固定座內(nèi)部，頂推器8內(nèi)的固定導(dǎo)線7與第二金屬試樣11需要通電連接。將頂推器8與摩擦試驗機的加載系統(tǒng)5通過螺紋緊固連接，注入實驗用腐蝕溶液14，完全浸沒飽和甘汞電極6、第二試樣固定座、第二金屬試樣11及第一金屬試樣15。將飽和甘汞電極6固定于密封蓋13上，并將密封蓋13放在溶液槽12固定位置上，飽和甘汞電極導(dǎo)線4將飽和甘汞電極6與zra電偶腐蝕計1上的re接口相連接。將第二金屬試樣11通過第二金屬試樣導(dǎo)線3與zra電偶腐蝕計1上的we_2接口相連接，將第一金屬試樣15通過試樣導(dǎo)線2與zra電偶腐蝕計1上的we_1接口相連接。打開電源，設(shè)定摩擦磨損實驗的載荷、速度以及電化學(xué)參數(shù)，對腐蝕磨損過程中的摩擦系數(shù)及電化學(xué)參數(shù)變化進行記錄，摩擦實驗結(jié)束后，取出試樣再次對試樣進行稱重，可以得到所研究金屬的質(zhì)量損失，同時結(jié)合磨蝕過程中得到的摩擦系數(shù)及電化學(xué)參數(shù)，可以實現(xiàn)對異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能的原位研究。同樣可以通過對實驗材料、摩擦磨損參數(shù)、腐蝕溶液體、電化學(xué)參數(shù)的改變來模擬多種磨蝕環(huán)境下異種金屬摩擦配副的失效行為。

本發(fā)明中異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試方法的一個實施例即上述異種金屬摩擦配副腐蝕磨損性能測試裝置所采用的測試方法，此處不再贅述。

在本發(fā)明的其他實施例中，也可以將試樣臺固定，而使摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)的加載頭水平運動，或者將第一金屬試樣與第二金屬試樣設(shè)置成轉(zhuǎn)動配合的形式。在本發(fā)明的其他實施例中，第二金屬試樣也可以采用其他方式與加載頭連接，例如直接將第二試樣固定座伸出密封蓋并通過轉(zhuǎn)接頭與摩擦磨損試驗測試系統(tǒng)的加載頭連接。在本發(fā)明的其他實施例中，第二試樣固定座也可以替換為其他形式，例如供第二金屬試樣從前向后插入的固定座，第二金屬試樣也可以采用其他形式，例如片狀結(jié)構(gòu)、直徑均勻的柱狀結(jié)構(gòu)等等。