[发明专利]电化学沉积的二氧化锰参比电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于大气侵蚀、腐蚀或防腐测量中的电化学测量系统，具体地来说，涉及海 工混凝土结构健康监测用参比电极的制造技术领域。

背景技术

目前在海工混凝土结构健康监测时常用的埋入式参比电极有甘汞电极、银/氯化银电极、 混合金属氧化物电极、Mo/MoO₃参比电极、铜/硫酸铜电极、铅电极、石墨电极、二氧化锰参 比电极等。其中甘汞电极、银/氯化银电极和铜/硫酸铜电极，即便改进了电极的结构，当埋入 海工混凝土结构中时(经常不可避免的由海水向混凝土中渗透或者扩散一定量的氯离子)，由 于其不可避免的使用KCl或者CuSO₄作为内参比液，参比液一方面需要经常补充，另一方面 参比液渗透入混凝土结构中也会造成后者的污染。而混合金属氧化物电极的成本较高且其电 极电位受外界pH值的影响较大，不适合埋置于混凝土结构进行长期的监测。铅和碳参比电 极的电位重现性较差，且后者电位受混凝土中氧气含量和pH影响很大，一般在-40～-150mV 内变化。比较成功应用于混凝土中的参比电极是由美国Force公司生产的ERE20，即MnO₂参比电极，其埋置在混凝土中的长期稳定性好，耐极化，重现性好，但由于其制备方式采用 粉末固化工艺，对原材料的要求较高，高纯度的二氧化锰制备比较困难，而且二氧化锰晶体 形态的多样性，导致该类粉末固化式二氧化锰电极制备麻烦且价格比较昂贵。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种制备方法简单，成本相对低廉，且能 满足海工混凝土结构健康监测应用的埋入式、长寿命的电沉积二氧化锰参比电极。

为了达到上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种电化学沉积的二氧化锰参比 电极，其特征在于由内至外包括以下结构：二氧化锰沉积电极芯、缓冲内参比液、砂浆渗透 层及电极外套，其中所述电极外套具有一内部腔体及两个末端，其第一末端由所述砂浆渗透 层所密封，所述缓冲内参比液填充于所述内部腔体中，所述二氧化锰沉积电极芯的其中一端 浸于所述缓冲内参比液中，接有导线的另一端露出液面并以耐碱环氧材料密封固定在液面与 电极外套的第二末端之间的腔室。

本发明涉及的海工混凝土结构健康监测用电化学沉积二氧化锰参比电极，其主体结构包 括阀金属基体、低电阻率多孔过渡层、电沉积二氧化锰涂层、高pH值缓冲内参比液、纤维 抗裂砂浆渗透层和尼龙PA电极外套，导线焊接在阀金属一端，将两端敞开的电极外套一端 由纤维抗裂砂浆渗透层密封，并在外套中填充内参比液，将进行了电化学沉积处理的二氧化 锰电极芯浸入高pH值缓冲内参比液中，并由电极帽和环氧封装另一开口端，从而形成免维 护、可埋入式和长寿命的二氧化锰参比电极。

本发明采用电化学沉积方法制造的埋入式二氧化锰参比电极能够相对简单的统一试验条 件：如沉积电位、沉积温度和沉积液浓度，这样得到的电极重现性好、电位稳定且制备操作 简单；制备的电极成本也相对较低。另一方面，由于采用阀金属作为电极的基体，保证了在 二氧化锰镀层失去活性或者遭到外界破坏后，阀金属表面在碱性环境下生成一层惰性保护层 如钛的表面会生成一层二氧化钛，保证了电极的使用寿命和长期耐久性。

现结合附图对本发明作进一步详细述。

附图说明

图1为本发明的参比电极的基本结构图。

其中：1、导线            2、环氧密封腔          3、尼龙预制隔板

4、二氧化锰沉积电极芯    5、尼龙电极护套        6、内参比液

7，砂浆渗透层            10、二氧化锰参比电极

具体实施方式

具体工艺步骤如下：

首先，选择直径Ф1cm高2.5cm的圆柱体作为阀金属基体，进行逐级打磨、喷砂、酸刻 蚀处理以获得具有较低电阻率的多孔基体。可以作为阀金属基体的金属为钛、钽、锆、钨、 铝、铋的其中一种或其两种或两种以上的合金。