一種可自動控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄液膜腐蝕試驗改進，具體涉及一種可自動控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗方法，屬于電化學腐蝕技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]大氣腐蝕是金屬材料最常見的腐蝕現(xiàn)象之一，危害性極大；大氣腐蝕中的薄液膜腐蝕為腐蝕研宄的重要研宄方向。放置在大氣環(huán)境中的金屬表面通常會形成一層極薄的水膜，當水膜厚度達到20-30個分子厚度時，即形成電化學腐蝕所需要的電解液膜，也就是薄液膜。薄液膜中往往含有水溶性的腐蝕性電解質(zhì)及溶入的腐蝕性氣體，對金屬腐蝕產(chǎn)生較大影響；同時薄液膜厚度直接決定了金屬腐蝕速率，是大氣腐蝕最重要的影響因素之一。
[0004]當金屬表面液膜很薄時，氧氣很容易通過液膜在金屬表面形成飽和氧，金屬表面易發(fā)生氧的去極化反應，成為主要的陰極反應；而金屬離子或腐蝕產(chǎn)物在很薄的液層下擴散受到阻滯，陽極處于鈍態(tài)，陽極反應不易進行。當液膜較厚時，氧氣擴散到金屬表面阻力增大，陰極反應受阻，陽極由于金屬離子以及腐蝕產(chǎn)物擴散速度加快，使得陽極反應增加。
[0005]傳統(tǒng)的薄液膜厚度測量方法:利用萬用表數(shù)值改變來確定回路電阻變化，驅(qū)動螺旋測微器使探針逐漸接近液膜表面，當探針尖端剛與液面接觸時，形成通路，萬用表數(shù)值明顯變化，記錄螺旋測微器讀數(shù)a，繼續(xù)微調(diào)螺旋測微器，當萬用表數(shù)字又一次突變時，停止驅(qū)動，此時探針與工作電極表面接觸，記錄螺旋測微器數(shù)值b，螺旋測微器的兩次讀數(shù)之差，即為液膜厚度。
[0006]傳統(tǒng)的薄液膜膜厚測量方法測出的液膜厚度誤差較大，當液膜厚度低至十幾微米甚至更低時，螺旋測微器的細微改變都會使得螺旋測微器讀數(shù)有巨大的差異，造成液膜厚度不準確，然而在對金屬在薄液膜下的腐蝕研宄中，微米級的膜厚是薄液膜腐蝕研宄的重點。
[0007]同時，隨著腐蝕反應的進行，電解槽中的溶液液面可能會因為揮發(fā)、參與反應等原因而降低，造成工作電極表面液膜厚度的極大改變，使得電化學工作站測出的數(shù)據(jù)不具有準確性以及可靠性，實驗現(xiàn)象以及實驗結(jié)果的重現(xiàn)性低。
[0008]研制一種可自動控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗方法，進而對各種材料的薄液膜腐蝕行為和腐蝕機理進行系統(tǒng)深入細致的研宄，對于豐富和發(fā)展腐蝕學相關(guān)理論、尤其是薄液膜腐蝕理論具有重要的學術(shù)與理論價值；對于研發(fā)防護措施，減少工程中出現(xiàn)的薄液膜腐蝕問題，抑制大氣腐蝕，延長大氣環(huán)境中服役的各種設備的使用壽命，具有十分重要的現(xiàn)實意義和工程應用價值。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種可自動控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗方法。本方法能在一定范圍內(nèi)自動、方便、準確地控制并保持薄液膜處于某一厚度，且該厚度可方便調(diào)節(jié)，實現(xiàn)一定液膜厚度下金屬腐蝕的電化學數(shù)據(jù)采集，從而更利于研宄在不同膜厚下金屬的腐蝕機理。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
可自動控制液膜厚度的薄液膜腐蝕試驗方法，本試驗方法基于如下試驗裝置而進行，該試驗裝置包括鐵架臺，鐵架臺上放置電解槽，在鐵架臺上方的水平橫梁上設有螺旋測微器I和螺旋測微器II，螺旋測微器I和螺旋測微器II底部對應設有探針I(yè)和探針I(yè)I，探針I(yè)和探針I(yè)I懸置于電解槽上方；一儲液槽通過帶控制閥的水管與電磁閥進液口連接，電磁閥出液口通過水管與電解槽連接，儲液槽通過電磁閥給電解槽補充液位；電磁閥為常開式且流量可調(diào)；
試驗步驟如下:
1)試驗前，先進行線路連接
1.1)將試件固定于電解槽溶液中形成工作電極，同時將輔助電極與參比電極浸入電解槽中的溶液中，使參比電極距工作電極表面l-3mm ;輔助電極、參比電極、工作電極分別通過導線與微機控制的電化學工作站的相應端口連接，形成電化學腐蝕測量系統(tǒng)；
1.2)將萬用表連接于螺旋測微器I和工作電極所在回路中；
1.3)在電解槽溶液中浸入鉑電極，螺旋測微器I1、鉑電極分別經(jīng)導線與電磁閥的接線口連接，以使三者形成回路；
2)再設定液膜厚度
2.1)調(diào)節(jié)探針I(yè)和探針I(yè)I高度一致并使螺旋測微器I和螺旋測微器II示數(shù)一致；
2.2)關(guān)閉儲液槽控制閥、電磁閥電源，打開萬用表使用COM以及νΩ兩個接線孔，量程選擇200Μ，往下微調(diào)螺旋測微器I，使得探針I(yè)緩慢接近工作電極表面，當萬用表讀數(shù)發(fā)生變化時，停止微調(diào)，往上驅(qū)動螺旋測微器I至距離工作電極表面一定高度，該高度即為所需膜厚，關(guān)閉萬用表；同時再次調(diào)節(jié)螺旋測微器II示數(shù)與螺旋測微器I示數(shù)一致；從而完成液膜厚度設定；
3)正式測量和液位高度自動補充
打開儲液槽控制閥及電磁閥電源，此時探針I(yè)I未與液面接觸，電磁閥所在回路處于斷路狀態(tài)，由于電磁閥為常開式，電磁閥打開，儲液槽中的液體經(jīng)電磁閥控制流速后流入電解槽中，當電解槽液面上升至與探針I(yè)I接觸時，此時的液膜厚度即為所需的膜厚，同時電磁閥、螺旋測微器II及鉑電極形成通路，此時電磁閥關(guān)閉，停止進液；
一旦電解槽中液膜厚度降低使探針I(yè)I脫離液面，電磁閥將打開向電解槽中補充液體直到電解槽液面上升至與探針I(yè)I接觸，從而自動控制液膜厚度穩(wěn)定；
此時即可通過電化學腐蝕測量系統(tǒng)測量試件的腐蝕電化學數(shù)據(jù)，用以研宄薄液膜條件下試件的電化學腐蝕行為。
[0012]所述輔助電極按如下方法制作形成，截取一定長度的Φ16πιπι的PVC管，將Φ0.25mm、純度為99.9%的鉬絲，纏繞于PVC管外壁距離端部0.5mm處，形成鉬絲輔助電極，并將其豎直固定在電解槽中底面上。
[0013]所述工作電極按如下方法制作形成，對直徑為010mm的圓柱體鋼一底面焊接導線，用環(huán)氧樹脂將焊接導線的圓柱體鋼底面與整個側(cè)面封閉于Φ15_的PVC管中，僅露出作為工作電極的另一端面，封樣后形成圓柱形試件；再將圓柱形試件固定在輔助電極直徑為Φ16πιπι的PVC管件中，工作電極表面與輔助電極PVC管件端口保持同一平面。
[0014]所述工作電極表面放置微小水平泡，通過調(diào)節(jié)電解槽的底座上的三個呈三角分布的調(diào)平支座高度使工作電極表面水平。
[0015]所述探針的球頭表面進行化學刻蝕處理，以制備疏水性探針球頭表面，減小球頭表面對溶液的吸附作用。
[0016]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
I)本方法能自動、方便、準確地控制并保持薄液膜處于某一厚度，實現(xiàn)穩(wěn)定薄液膜厚度下金屬腐蝕的電化學相關(guān)數(shù)據(jù)采集工作，從而更真實準確地測出在該膜厚下金屬的腐蝕機理?？蔀闇p少金屬的薄液膜腐蝕提供更準確、更可靠的依據(jù)，進而提高裝備與器械的性能與壽命O
[0017]2)本方法液膜厚度可方便調(diào)節(jié)，且膜厚控制范圍寬，利于對比研宄不同膜厚下金屬的腐蝕機理。
[0018]3)本方法自動化程度高，控制與測試的精度高，試驗數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好。
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【附圖說明】
[0020]圖1-本發(fā)明試驗方法所使用到的試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明三電極俯視圖。
[0022]圖3是用本發(fā)明試驗方法對一具體試驗體系進行試驗得到的不同厚度下的電位-時間曲線。