[实用新型]一种缝隙腐蚀电化学性能试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属材料的缝隙腐蚀试验装置，试验环境可控，能精确测量材料在不同溶液、温度与缝隙宽度下随缝隙腐蚀进行试样表面的电化学信息。

背景技术

缝隙腐蚀是发生在金属构件缝隙处的局部腐蚀。大多数金属构件的螺钉、铆、焊等连接件或焊接接头缺陷处都存在狭窄的缝隙，尤其是缝宽在0.025mm～0.1mm的缝隙，足以使电解质溶液进入。随着腐蚀的发展，缝隙内由于溶氧困难，氧气消耗完后氧化还原反应终止，阴极溶氧过程依靠缝隙外部进行，缝隙内部继续发生阳极溶解，构成供氧浓差电池；同时缝隙内部阳极溶解过程的产物扩散受到限制，缝隙内部的金属阳离子发生水解反应Mⁿ⁺+nH2O=M(OH)_n+nH⁺，结果使缝内pH下降，这就促使缝内金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的阴极过程，即氧的还原速度也增加，缝内金属与缝外金属构成短路原电池。外部表面得到阴极保护，在缝内发生强烈的阳极溶解，产生斑点或溃疡形的宏观蚀坑。

关于材料耐缝隙腐蚀的评价方法，ASTMG8-03和GB/T10127均作了详细规定：采用两个聚四氟乙烯圆棒将片状试验材料加载中间，并用橡胶O形圈固定，进入一定浓度的FeCl₃和HCl混合溶液，根据一定时间后试样的失重、缝隙部位腐蚀深度、点蚀深度等进行评定。试验在常压下进行，最高温度50℃。现行标准最大的缺陷在于，不能对腐蚀过程中试样的腐蚀机理进行阐述。其次，缝隙腐蚀在不同宽度的缝隙下其腐蚀速率相差很大，现行的方法缝隙宽度不可控，无法评价不同缝隙下材料的缝隙腐蚀性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种缝隙腐蚀试验装置，该实验装置能够完成在不同溶液、温度及缝隙宽度条件下金属-金属或金属-塑料的缝隙腐蚀性能评价，同时能够进行实时的电化学参数测试，也可以观测材料在不同电化学参数下的缝隙腐蚀性能，装置配套实现对样品的封装。

本实用新型由聚四氟乙烯（PPET）溶液池、塑料夹具、O型密封圈、聚四氟乙烯圆柱压头、塑料螺栓、弹簧、导线、三电极电化学系统组成。O型密封圈3置于试样4测试面上，用于旋紧PVC螺栓5时密封溶液池8，PVC螺栓5中间有弹簧通孔15，弹簧通孔15内置弹簧7，弹簧7长度大于弹簧通孔15的长度；旋紧时,弹簧7上端压紧试样4底面，下端连接导线6，导线6通过导线通孔14引出至电化学测试系统，用作工作电极连接到电化学测试系统；在试样4表面放置PPET压头2，溶液池8中间凸起处有凸起的圆筒，圆筒内部有螺纹通孔11，顶部有试样通孔13，圆筒外壁有两处对称的键槽12，借助键槽12，使用PVC夹具1将PPET压头2压紧在试样4表面；溶液池8放置参比电极9与辅助电极10，与外接导线的试样4构成三电极体系，连接电化学工作站，对试样在腐蚀过程中的电化学信息进行实时采集，测试材料在不同外加电信号下的缝隙腐蚀特性；测试需要设置试验温度时，可以使用恒温箱直接对装置进行恒温。

所述试样4采用圆片试样，其直径应大于溶液池试样通孔13至少2mm直径，小于螺纹通孔11直径1mm。

所用PPET压头2下底面有微米级圆台凸起，根据需要加工成不同高度圆台凸起的压头，圆台在PPET压头2的下底面与试样之间产生不同宽度的缝隙，凸起高度精度达10±1um，接触面粗糙度Ra≤0.8。

所述溶液池8为PVC塑料圆筒型溶液池，圆筒顶部的试样通孔13直径小于螺纹直径4mm。

所述弹簧7的长度大于弹簧通孔15的长度2mm以上。

所用夹具1为E字型PVC塑料夹具，借助溶液池8圆筒外壁的键槽12将PPET压头2压紧在试样4测试面上。

所述溶液池8内的溶液液面应浸没PPET压头2与试样4测试面之间的缝隙。

测试需要设置试验温度时，可以使用恒温箱直接对装置进行恒温。

本实用新型的有益效果是，可实时测量不同环境体系、不同缝隙宽度下缝隙腐蚀发展过程中的电化学信息，也可以通过电化学工作站外加电信号，进行各类电化学测试以检测材料的缝隙腐蚀敏感度，有利于对材料在特定环境下的缝隙腐蚀机理进行阐述。合理设计样品槽，试样无需焊接及进一步密封即可进行各类试验。

附图说明

图1是缝隙腐蚀实验装置结构示意图。

图2是溶液池的A-A剖视图。

图3是PVC塑料夹具的A-A剖视图。

图4是溶液池螺纹通孔配套PVC螺栓的A-A剖视图。