[发明专利]一种高精度控制薄液膜厚度形成装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种高精度薄液膜形成装置及使用方法，属于大气腐蚀领域。装置包括电脑，便携式显微镜，铁架台，带有针尖的电子螺旋测微器，可调节高度的试验容器，试样夹和试样。带有针尖的电子螺旋测微器在试样夹的正上方；试样装配在试样夹内；试样夹置于可调节高度的试样容器中；试验容器放置于铁架台上，便携式显微镜放置于试验容器的侧面。本发明加入了便携式显微镜，该显微镜具有标尺功能，可以方便的测试目标距离的长度。该装置测试精度高，操作便捷，能够更为准确的提供所需厚度的薄液膜，可以克服毛细现象和避免万用表使用过程中析氢影响。

技术领域：

本发明属于材料大气腐蚀研究技术领域，特别是涉及一种可克服毛细现象，析氢过程等缺陷的精确测量薄液膜厚度的装置。

背景技术：

金属大气腐蚀是自然界普遍存在的腐蚀现象，由此产生的损失约占金属年损失量的50％以上。金属或合金材料的大气腐蚀失效过程本质上是薄液膜环境中的电化学腐蚀过程。例如暴露在大气环境中的金属构件，当大气湿度超过某一临界值时，会在表面吸附形成一层薄液膜，而大气中的污染粒子溶解其中便形成导电电解质，进而加速金属的腐蚀过程。值得注意的是当金属表面沉积有灰尘颗粒或其他污染物时，会显著降低凝露或液膜形成的临界湿度。此外金属构件表面的液膜厚度会对液膜中溶解氧含量产生较大影响，进而影响金属的腐蚀过程。当金属构件表面液膜较薄时，氧气很容易在液膜中达到饱和状态，此时金属表面主要发生氧气的去极化过程；但当金属构件表面液膜较厚时，氧气扩散过程受到阻碍，此时阳极溶解产生的金属离子扩散较快，因此阳极反应速率增加。因此准确控制薄液膜厚度对研究大气腐蚀过程具有重要意义。

当前为了研究金属材料的失效机制，研究方法也逐渐从户外暴露试验向实验室模拟试验转移。实验室中，传统的薄液膜厚度测试方法主要采用以下两种：(1)将万用表接入回路，然后缓慢旋转螺旋测微器使其前端探针移动，当螺旋测微器前端探针刚刚与液面接触时，形成电流通路，万用表示数变化，记录此时螺旋测微器示数，然后再次旋转螺旋测微器，当探针与金属试样表面接触时，万用表示数将再次发生突变，再次记录此时的螺旋测微器的示数，这两次示数的差值即为液膜的厚度。(2)将万用表接入回路，然后旋转螺旋测微器使其针尖与试样表面接触，记录此时的示数；再次旋转螺旋测微器，旋转距离为所需薄液膜的厚度，最后缓慢添加电解质溶液，当万用表示数刚刚发生变化时，停止添加溶液，此时已形成所需厚度的薄液膜。

传统的薄液膜厚度测量方法误差较大，在螺旋测微器移动至针尖与水面距离很近时，不可避免的会发生毛细现象，针尖会吸附溶液形成小水滴，严重影响测量精度。另一方面从本质上讲，万用表相当于将金属试样与螺旋测微器针尖构成回路，当回路刚好导通时，若针尖作为阴极，针尖可能会发生析氢反应，由此产生的气泡将富集在针尖附近，影响螺旋测微器旋转距离；若试样作为阴极，试样表面可能会发生析氢过程，产生的氢气泡可能对随后的试验产生影响。

因此研制一种可克服毛细现象和析氢过程的高精度薄液膜厚度测试装置对材料的大气腐蚀机制研究和丰富发展电化学腐蚀学相关理论具有重要的理论意义。此外该装置对于研发大气腐蚀防护措施，延长大气环境中构件服役寿命具有十分重要的现实意义。

发明内容：

针对现有薄液膜厚度测试技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种可实现薄液膜厚度高精度测量的方法。本方法可以克服传统方法在薄液膜厚度测试过程中不可避免的螺旋测微器针尖的毛细现象缺陷；同时也能消除析氢过程带来的负面影响。高精度的控制薄液膜厚度对于腐蚀电化学数据采集和阐述金属材料大气腐蚀机理是十分有利的。

一种高精度控制薄液膜厚度形成装置，其特征在于：包括电脑(1)，便携式显微镜，铁架台，带有针尖的电子螺旋测微器，可调节高度的试验容器，试样夹和试样；带有针尖的电子螺旋测微器在试样夹的正上方；试样装配在试样夹内；试样夹置于可调节高度的试样容器中；试验容器放置于铁架台上，便携式显微镜放置于试验容器的侧面。

进一步地，所述便携式显微镜具有拍照和摄像功能，此外在使用过程中该显微镜自带标尺功能，能在图片中量取目标距离的长度。