[发明专利]一种旋转式摩擦电化学测试装置

说明书

本发明提供一种旋转式摩擦电化学测试装置，属于摩擦电化学测试技术领域。该装置包括摩擦磨损试验机、电化学测试系统(电化学工作站、工作电极、辅助电极、参比电极)、导电滑环、摩擦电化学反应槽(电解槽及其端盖)、夹具及传动机构(底座和电解槽卡具)、滑环固定座、磨头、磨球、玻璃鲁金毛细管、氮气除氧系统等部分。工作电极置于电解槽内，工作电极导线与导电滑环的转子出线相连，导电滑环的定子出线连接到电化学工作站，辅助电极和安置参比电极的玻璃鲁金毛细管分别悬挂在工作电极上方，辅助电极导线和参比电极导线分别连接电化学工作站。氮气除氧系统用以模拟低氧含量测试环境。该装置结构简单，装卸方便，可靠性好，运行平稳。

技术领域

本发明涉及摩擦电化学测试技术领域，特别是指一种旋转式摩擦电化学测试装置。

背景技术

随着科技的发展，人类探索的脚步遍及陆地、海洋和太空，材料服役的环境越来越苛刻，对材料性能的要求越来越高。其中，材料的磨蚀性能是影响材料服役寿命的重要性能之一，涉及石油、化工、电子、机械、建筑、冶金、海洋等领域。因此研究材料的磨蚀性能显得十分必要，然而传统的测试手段只能单一地测试材料的电化学性能或摩擦磨损性能。专利CN202403993U(周芳，陈燕军，岩雨，乔利杰，一种摩擦磨损性能及腐蚀电化学测试装置)提供了一种能够同步测量材料摩擦磨损性能和电化学性能的测试装置，但是该装置只适用于往复式摩擦磨损。专利CN105784525A(郭岩宝，谭海，王德国，刘书海，旋转式多接触方式腐蚀磨损试验装置)中提到了一种旋转式磨蚀试验装置，该装置中作为摩擦磨损试样的工作电极处于静止状态，加载系统从工作电极下表面向上施加载荷，同时电机驱动对磨试样在工作电极表面旋转来实现摩擦。腐蚀介质在工作电极表面的流动需依靠蠕动泵带动，且该装置不能获得材料在摩擦磨损过程中的摩擦系数等摩擦学相关数据。而本发明中摩擦磨损试验机驱动作为摩擦磨损试样的工作电极旋转，腐蚀介质随之形成单向流动，加载系统从工作电极上表面向下施加载荷，相应的载荷直接作用在工作电极表面，而且能够同步采集摩擦系数等摩擦学相关数据和电化学数据，实现对材料的旋转摩擦磨损性能和电化学性能的原位研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旋转式摩擦电化学测试装置，能够实现对材料的摩擦磨损性能和电化学性能的原位测量，研究材料在不同电化学测试条件下的摩擦磨损行为。同时，本发明装置可以通过导电滑环，将旋转摩擦磨损的工作电极的电化学信号高质量的传递到电化学工作站。也可以模拟低含氧环境下的摩擦电化学行为，同时采用绝缘材料，避免了外界噪音对电化学信号的干扰，提高了测试过程中电化学信号的信噪比。

该装置包括摩擦磨损试验机、电化学测试系统、摩擦电化学反应槽、夹具及传动机构；其中，摩擦磨损试验机包括摩擦磨损试验机旋转台、加载杆、摩擦系数测试系统、磨头和磨球，电化学测试系统包括电化学工作站、工作电极、参比电极、辅助电极、除氧系统、导电滑环和玻璃鲁金毛细管，除氧系统包括玻璃导管、橡胶导管和氮气瓶，导电滑环包括滑环定子、滑环定子出线、滑环转子和滑环转子出线，摩擦电化学反应槽包括电解槽和电解槽端盖，夹具及传动机构包括底座、底座传动轴、电解槽卡具和卡具传动轴；

底座上设置底座沉孔，使用螺钉通过底座沉孔将底座固定在摩擦磨损试验机旋转台上，底座上部连接底座传动轴，卡具传动轴旋合在底座传动轴外侧，滑环定子引出滑环定子出线，滑环转子与滑环定子配合，滑环转子引出滑环转子出线，电解槽卡具与底座通过底座传动轴和卡具传动轴螺纹连接，滑环定子和滑环转子安装在电解槽卡具下端的卡具传动轴上，滑环定子出线、参比电极导线和辅助电极导线分别连接到电化学工作站，电解槽与电解槽端盖通过端盖紧固螺钉连接，电解槽与下方的电解槽卡具通过紧定螺钉连接；工作电极安置于电解槽中心底部的工作电极槽内，辅助电极、玻璃鲁金毛细管和玻璃导管通过支架悬挂于工作电极上方，导线牵引管安置于电解槽侧壁牵引孔一和电解槽端盖牵引孔二中，工作电极导线通过电解槽中导线牵引槽和导线牵引管与滑环转子出线相连；参比电极安置于玻璃鲁金毛细管中，玻璃导管通过橡胶导管与氮气瓶相连；磨球位于磨头下端，磨头上部连接加载杆，磨球与工作电极接触，滑环定子通过滑环止转片和止转螺钉与滑环固定座相连。