[发明专利]一种可自动控制液膜厚度的薄液膜腐蚀试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄液膜腐蚀试验改进，具体涉及一种可自动控制液膜厚度的薄液膜腐蚀试验方法，属于电化学腐蚀技术领域。

背景技术

大气腐蚀是金属材料最常见的腐蚀现象之一，危害性极大；大气腐蚀中的薄液膜腐蚀为腐蚀研究的重要研究方向。放置在大气环境中的金属表面通常会形成一层极薄的水膜，当水膜厚度达到20-30个分子厚度时，即形成电化学腐蚀所需要的电解液膜，也就是薄液膜。薄液膜中往往含有水溶性的腐蚀性电解质及溶入的腐蚀性气体，对金属腐蚀产生较大影响；同时薄液膜厚度直接决定了金属腐蚀速率，是大气腐蚀最重要的影响因素之一。

当金属表面液膜很薄时，氧气很容易通过液膜在金属表面形成饱和氧，金属表面易发生氧的去极化反应，成为主要的阴极反应；而金属离子或腐蚀产物在很薄的液层下扩散受到阻滞，阳极处于钝态，阳极反应不易进行。当液膜较厚时，氧气扩散到金属表面阻力增大，阴极反应受阻，阳极由于金属离子以及腐蚀产物扩散速度加快，使得阳极反应增加。

传统的薄液膜厚度测量方法：利用万用表数值改变来确定回路电阻变化，驱动螺旋测微器使探针逐渐接近液膜表面，当探针尖端刚与液面接触时，形成通路，万用表数值明显变化，记录螺旋测微器读数a，继续微调螺旋测微器，当万用表数字又一次突变时，停止驱动，此时探针与工作电极表面接触，记录螺旋测微器数值b，螺旋测微器的两次读数之差，即为液膜厚度。

传统的薄液膜膜厚测量方法测出的液膜厚度误差较大，当液膜厚度低至十几微米甚至更低时，螺旋测微器的细微改变都会使得螺旋测微器读数有巨大的差异，造成液膜厚度不准确，然而在对金属在薄液膜下的腐蚀研究中，微米级的膜厚是薄液膜腐蚀研究的重点。

同时，随着腐蚀反应的进行，电解槽中的溶液液面可能会因为挥发、参与反应等原因而降低，造成工作电极表面液膜厚度的极大改变，使得电化学工作站测出的数据不具有准确性以及可靠性，实验现象以及实验结果的重现性低。

研制一种可自动控制液膜厚度的薄液膜腐蚀试验方法，进而对各种材料的薄液膜腐蚀行为和腐蚀机理进行系统深入细致的研究，对于丰富和发展腐蚀学相关理论、尤其是薄液膜腐蚀理论具有重要的学术与理论价值；对于研发防护措施，减少工程中出现的薄液膜腐蚀问题，抑制大气腐蚀，延长大气环境中服役的各种设备的使用寿命，具有十分重要的现实意义和工程应用价值。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种可自动控制液膜厚度的薄液膜腐蚀试验方法。本方法能在一定范围内自动、方便、准确地控制并保持薄液膜处于某一厚度，且该厚度可方便调节，实现一定液膜厚度下金属腐蚀的电化学数据采集，从而更利于研究在不同膜厚下金属的腐蚀机理。

本发明的技术方案是这样实现的：

可自动控制液膜厚度的薄液膜腐蚀试验方法，本试验方法基于如下试验装置而进行，该试验装置包括铁架台，铁架台上放置电解槽，在铁架台上方的水平横梁上设有螺旋测微器Ⅰ和螺旋测微器Ⅱ，螺旋测微器Ⅰ和螺旋测微器Ⅱ底部对应设有探针Ⅰ和探针Ⅱ，探针Ⅰ和探针Ⅱ悬置于电解槽上方；一储液槽通过带控制阀的水管与电磁阀进液口连接，电磁阀出液口通过水管与电解槽连接，储液槽通过电磁阀给电解槽补充液位；电磁阀为常开式且流量可调；

试验步骤如下：

1）试验前，先进行线路连接

1.1）将试件固定于电解槽溶液中形成工作电极，同时将辅助电极与参比电极浸入电解槽中的溶液中，使参比电极距工作电极表面1-3mm；辅助电极、参比电极、工作电极分别通过导线与微机控制的电化学工作站的相应端口连接，形成电化学腐蚀测量系统；

1.2）将万用表连接于螺旋测微器Ⅰ和工作电极所在回路中；

1.3）在电解槽溶液中浸入铂电极，螺旋测微器Ⅱ、铂电极分别经导线与电磁阀的接线口连接，以使三者形成回路；

2）再设定液膜厚度

2.1）调节探针Ⅰ和探针Ⅱ高度一致并使螺旋测微器Ⅰ和螺旋测微器Ⅱ示数一致；

2.2）关闭储液槽控制阀、电磁阀电源，打开万用表使用COM以及VΩ两个接线孔，量程选择200M，往下微调螺旋测微器Ⅰ，使得探针Ⅰ缓慢接近工作电极表面，当万用表读数发生变化时，停止微调，往上驱动螺旋测微器Ⅰ至距离工作电极表面一定高度，该高度即为所需膜厚，关闭万用表；同时再次调节螺旋测微器Ⅱ示数与螺旋测微器Ⅰ示数一致；从而完成液膜厚度设定；

3）正式测量和液位高度自动补充