[发明专利]材料钝化膜损伤修复原位监测装置

说明书

本发明提供一种材料钝化膜损伤修复原位监测装置，包括压应力系统、气液传输系统、钝化膜损伤以及电化学系统。通过应力系统模拟材料受海洋压力的情况，并结合电化学系统实现材料钝化膜损伤时电位的原位观测，通过气体传输系统实现溶液中的除氧操作，液体传输系统实现液体的循环流动。本发明所提供的装置可在施加外力的情况下，监测材料钝化膜损伤修复的电化学数据、结构简单、操作方便，可以满足不同类型材料在不同应力下进行测试。

技术领域

本发明涉及材料性能检测技术领域，具体涉及材料电化学腐蚀过程原位试验平台，尤其是材料钝化膜损伤修复原位监测装置。

背景技术

材料在海洋环境下服役时，不可避免的会产生刮擦，使表面产生划痕，对于一些耐蚀性好的材料来说，耐蚀主要是由表面数纳米的氧化膜所决定的，氧化膜一旦产生破裂，在高压、低氧的海洋环境中很难恢复，造成金属钝化膜损伤产生局部腐蚀，耐蚀性严重下降。因此研究海洋高压低氧环境下材料的钝化膜修复原位电化学评价对其以后的应用具有至关重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种操作方便，具有外应力控制、钝化膜破损和修复过程的材料钝化膜损伤修复原位监测装置。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种材料钝化膜损伤修复原位监测装置，包括压应力控制系统以及气液传输系统，其中：

所述压应力控制系统包括底部圆盘、顶部圆盘以及位于二者之间的：底部垫块、顶部垫块、压力传感器、以及四根螺栓和四个螺母，底部垫块连接在底部圆盘上，底部垫块与顶部垫块之间设置一溶液槽，顶部垫块与顶部圆盘之间设置有一压力传感器，试样设置成放置在溶液槽内，并通过底部垫块与顶部垫块进行固定，四根螺栓均匀地插入并贯穿底部圆盘与顶部圆盘，在顶部圆盘的上部通过四个对应的螺母的紧固力以对试样施加压力，所述压力传感器用以检测所施加的压力；

所述气液传输系统包括蠕动泵、密封溶液罐、储气瓶以及气体流量控制器，密封溶液罐具有气体输入口、液体输出口以及回流口，回流口与溶液槽之间通过管道连接，气体流量控制器设置在储气瓶与密封溶液罐之间，用于将气体经由气体输入口输送到密封溶液罐内以去除溶液中的氧气；所述蠕动泵通过管道连接在密封溶液罐的液体输出口与溶液槽之间，用于将去除氧气后的溶液输入到溶液槽中，使试样浸泡在除氧的溶液中，并保持溶液循环流动；

其中，所述溶液槽中安装参比电极Ag/AgCl以及对电极铂丝，在试样的头部焊接镍丝以连接工作电极，连接电化学工作站(13)，构建三电极体系以监测划痕的电化学数据，其中在溶液槽中通过移动划针沿试样长度方向划痕，划痕时通过电化学工作站(记录电位电流的变化。

进一步的，所述溶液槽的中部开有矩形缺口，以允许划痕的操作，并且在两边开孔，分别连接到蠕动泵和密封溶液罐，以实现溶液的循环。

进一步的，所述的试样、底部垫块以及顶部垫块的两端光滑平整，以使得压应力垂直施加于试样。

进一步的，所述试样在受到压应力的情况下，通过三电极体系监测并与电化学工作站连接，实现压应力状态下钝化膜损伤修复的原位电化学监测。

进一步的，所述底部圆盘、顶部圆盘以及位于二者之间的底部垫块、顶部垫块(5)均为不锈钢材料制备。

进一步的，所述底部垫块和顶部垫块的中央形成有相互配合的并具有试样大小的凹槽。

进一步的，在所述试样上，留出划痕的工作面积，并且在其余面积使用指甲油封样。

有益效果：