[发明专利]基于微毛细管细胞研究摩擦腐蚀性能的装置和测量方法

说明书

本发明涉及电化学摩擦腐蚀研究领域，特指一种基于微毛细管细胞技术研究局部摩擦腐蚀性能的装置。它由金相显微镜平台、微毛细管测量装置、气泡检测去除装置、电化学工作站、PC端五大部分组成。发明的核心内容在微毛细管测量装置和气泡检测去除装置，利用毛细管对于微细胞的精准定位，研究摩擦过程中金属材料的损耗问题，通过对微细胞试样的多次测量，能得到摩擦和腐蚀协同作用下的实验结果。利用超声波检测机构对气泡尺寸的检测和去除，有效地解决了气泡对极化实验潜在区域和时间的限制问题。微毛细管细胞技术不仅能测量微米级的样品，避免大面积暴露区实验，而且对样品制备没有限制，此外能实现多次测量，缩短了测量时间。

技术领域

本发明涉及电化学摩擦腐蚀研究领域，特指一种基于微毛细管细胞技术研究局部摩擦腐蚀性能的装置，利用毛细管对于微细胞的精准定位，通过对微细胞试样的多次测量来得到摩擦和腐蚀协同作用下的实验结果，从而分析在不同控制条件下摩擦过程中的腐蚀速率。

背景技术

摩擦腐蚀性能对材料的性能起着非常重要的技术作用。在许多应用中，不锈钢或其他金属由于水腐蚀和机械磨损而发生摩擦腐蚀退化。因此，了解无源金属在腐蚀磨损摩擦腐蚀条件下的行为是有意义的。

传统的摩擦电化学方法主要是基于平方厘米到平方分米范围内的大面积暴露区实验。Watson等人列出了测量磨损-腐蚀协同作用来量化摩擦腐蚀的不同方法:磨损轨迹的体积或质量、穿透率、摩擦过程中电流的大小和硬度。其他的可能性包括测量摩擦系数和钝化时间内通过的电荷。这些方法的一些技术缺点，限制了这些技术在摩擦腐蚀研究中的应用，包括：测量电流:只有一小部分电流来源于磨损下的表面积。样品准备:样品必须嵌入或特殊形状。样品尺寸:不能使用小样品，如活塞环等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于微毛细管细胞技术研究局部摩擦腐蚀性能的装置，核心内容在微毛细管测量装置和气泡检测去除装置。

微毛细管测量装置的主体是玻璃毛细管，管内嵌有陶瓷管，陶瓷管内引入一个小的金属柱体，通过金属-金属配合物之间来测量微细胞。利用毛细管对于微细胞的精准定位，探究分析区域(腐蚀条件下)的活化再钝化过程，研究摩擦过程中金属材料的损耗问题。

气泡检测去除装置的主体是至少两对检测机构所形成的检测阵列，同一对检测机构的面积相同，但每对检测机构的检测面积不同，按照气泡的移动方向，检测机构面积递减。检测阵列在有气泡通过时生成检测信号。用该装置检测气泡尺寸时，接收检测阵列中各检测机构在有气泡通过时生成的检测信号，若同时接收到检测阵列中连续排列的检测信号，且满足对额定检测信号的要求，则按各同时发出检测信号的检测机构的检测面积加上各对检测机构之间距离的和来计算气泡的尺寸。当检测到气泡尺寸超过额定气泡尺寸时，通过PC端的控制模块来控制机械振动装置的振动，从而去除气泡。

本发明采用的技术方案如下：

装置具体组成部分如下：

(一)金相显微镜：金相显微镜的镜台上放置实验室天平，镜台能够上下移动，用弹簧系统将物品固定在实验室天平上，弹簧系统底端放置在实验室天平上，弹簧系统顶端放置有两片夹片，用于固定样品，顶端与底端用两根弹簧连接，由此组成了弹簧系统。金相显微镜上方通过支架安装有旋转转子1和旋转转子2，旋转转子2安装在支架顶端，旋转转子2下方安装有千分尺螺杆，旋转转子1安装在支架一侧，支架内侧安装有滑轨，旋转转子1能够沿滑轨进行垂直方向移动，当移动到适合位置时，滑轨一侧安装有螺丝进行位置固定，从而来调整好旋转转子1的高度。测微计安装在金相显微镜上，位于千分尺螺杆下方，用于保证样品研究表面的横向分辨率在1微米。金相显微镜的物镜采用垂直于弹簧系统的正上方的物镜，便于观察实验过程中样品的摩擦腐蚀情况。