27]如圖1和圖2所示，本發明流動腐蝕介質中的金屬腐蝕電化學實驗裝置主要包括:圓柱玻璃空腔1、聚四氟乙烯堵頭2、工作電極觸孔3、工作電極觸點4、參比電極5、參比電極測孔6、輔助電極7、腐蝕介質理化性質監測孔8、腐蝕介質進口 9、腐蝕介質出口 10、螺旋絲杠11等，結合圖5和圖6，實驗中具體連接關系如下:流動腐蝕介質經由圓柱玻璃空腔I上的腐蝕介質進口 9和腐蝕介質出口 10通過實驗裝置，借助工作電極觸點4后螺旋絲杠11的作用，矩形研宄金屬試片12與聚四氟乙烯堵頭2上的工作電極觸孔3緊密接觸形成密封，參比電極5通過參比電極測孔6斜插入圓柱玻璃空腔I，而且底端與矩形研宄金屬試片12相對，輔助電極7通過聚四氟乙烯堵頭2內置銅導線和接頭連接至電化學工作站，圓柱玻璃空腔I上方開有四個腐蝕介質理化性質監測孔8。
[0028]本發明裝置中的矩形研宄金屬試片12置于工作電極觸孔3和工作電極觸點4之間，腐蝕反應面積可以借助工作電極觸孔3進行確定和控制，同時通過螺旋絲杠11與圓柱玻璃空腔I形成固定和密封，便于進行多種形狀的金屬材料腐蝕監測。
[0029]本發明裝置設置四個腐蝕介質理化性質監測孔8，監測探頭可通過該孔伸入流動介質中進行實時理化性質監測，從而獲得更多的數據資料，以便更好地分析流動腐蝕過程。
[0030]本發明與電化學工作站聯用，實時腐蝕監測采用三電極測量體系，具體是工作電極(矩形研宄金屬試片12)、參比電極5和輔助電極7，其工作原理是工作電極(矩形研宄金屬試片12)是要研宄的金屬材料，輔助電極7是為了和工作電極(矩形研宄金屬試片12)形成電流回路，因為一定條件下參比電極5的電極電位恒定，所以只要測出工作電極(矩形研宄金屬試片12)和參比電極5之間的電位差，也就知道工作電極(矩形研宄金屬試片12)的電極電位。另一方面工作電極(矩形研宄金屬試片12)和輔助電極之間的電流可以測定，所以可以做出描述工作電極(矩形研宄金屬試片12)性質的電化學曲線。
[0031]實驗時，腐蝕介質經由腐蝕介質進口 9和腐蝕介質出口 10流過實驗裝置，工作電極(矩形研宄金屬試片12，置于工作電極觸孔3和工作電極觸點4之間)、參比電極5和輔助電極7的電信號通過導線傳至電化學工作站，并通過電化學測試軟件予以記錄分析。
[0032]以球墨鑄鐵材料在自來水中瞬時腐蝕速率測量為例，按照裝置圖接好各電極以及進出口，通入自來水待出口處流量(工作電極表面流速約為lm/s)穩定后，打開電化學工作站，輸入研宄金屬材料特性和實驗條件(25°C下)等基本參數，選擇測量方法為穩態極化動電位掃描，設置掃描電位:-0.05V?0.05V(相對于開路電位)，掃描速度:0.lmV/s，待開路電位穩定后，開始測量，最后由測得的腐蝕電流密度利用三參數擬合法計算，得到球墨鑄鐵材料在自來水中瞬時腐蝕速率為0.094mm/a，這與文獻中結果是基本一致的。
[0033]結果表明，本發明一方面可以對流動腐蝕介質中的金屬材料進行實時電化學腐蝕監測，另一方面以研宄金屬材料試片直接用作工作電極，省去了定制工作電極的繁瑣步驟，降低了監測成本，增強了裝置的適應性，且裝置結構簡單，實驗操作方便，對于研宄金屬材料腐蝕機理，進一步分析腐蝕介質流動情況下的腐蝕機理有重要幫助。
【主權項】
1.一種流動腐蝕介質中的金屬腐蝕電化學實驗裝置，其特征在于，實驗裝置設有圓柱玻璃空腔、聚四氟乙烯堵頭、工作電極觸孔、工作電極觸點、參比電極測孔、參比電極、輔助電極、腐蝕介質理化性質監測孔；裝置主體為一圓柱玻璃空腔，空腔兩端為聚四氟乙烯堵頭，一端堵頭上設有工作電極觸孔，外部有一帶螺絲杠的工作電極觸點，另一端堵頭接有輔助電極及導線，圓柱玻璃空腔上方分布有進出口、參比電極測孔、參比電極、腐蝕介質理化性質監測孔。
2.按照權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于該裝置直接采用研宄金屬材料試片用作工作電極，研宄金屬材料試片置于工作電極觸孔和工作電極觸點之間。
3.按照權利要求2所述的實驗裝置，其特征在于，工作電極觸孔為聚四氟乙烯堵頭中心一圓形小孔，工作電極觸點為圓柱玻璃空腔外一銅片與絕緣材料粘合的方塊，絕緣材料后接有螺絲杠，銅片上有接頭用以連接電化學工作站。
4.按照權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，參比電極通過參比電極測孔接入圓柱玻璃空腔內部，參比電極上部有金屬接頭用以連接電化學工作站。
5.按照權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，輔助電極為置于圓柱玻璃空腔一端的鉑網，聚四氟乙烯堵頭內置銅導線和接頭用以連接電化學工作站。
6.按照權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，腐蝕介質理化性質監測孔為實驗裝置上方4個玻璃小口，理化性質監測探頭通過密封裝置經玻璃小口伸入裝置內部。
7.按照權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，試驗裝置通過進出口裝置接入循環系統，進行流態腐蝕介質的電化學監測。
【專利摘要】本發明涉及一種流動腐蝕介質中的金屬腐蝕電化學實驗裝置，主體為一圓柱玻璃空腔，圓柱玻璃空腔兩端為聚四氟乙烯堵頭，一端堵頭上設有工作電極觸孔，另一端接有輔助電極及其導線，圓柱玻璃空腔上方分布有進出口、參比電極測孔及參比電極、腐蝕介質理化性質監測孔。利用工作電極觸孔和工作電極觸點固定研究金屬材料試片，實驗中通過進出口的導引使流經研究金屬材料試片的液體成為流動腐蝕介質，參比電極通過參比電極測孔接入圓柱玻璃空腔內部，可對金屬材料進行極化掃描、交流阻抗譜等電化學測試，準確獲取動態腐蝕過程中的金屬腐蝕特性，獲得動態腐蝕過程中的腐蝕數據，有利于更好地分析金屬材料在流動腐蝕環境中的腐蝕機理。
【IPC分類】G01N17-02
【公開號】CN104568733
【申請號】CN201510018238
【發明人】田一梅, 劉星飛, 郭浩, 陳瑛, 王學彬
【申請人】天津大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月14日