[发明专利]采用丝束电极对金属表面腐蚀行为进行表征的方法

说明书

本发明公开了一种采用丝束电极对金属表面腐蚀行为进行表征的方法，该方法使用微孔滤膜和腐蚀溶液形成的薄液膜作为腐蚀介质，将金属制成的丝束电极、饱和甘汞电极和金属基体导电连通，其中，微孔滤膜放置在金属基体表面上，腐蚀溶液滴加在微孔滤膜上以形成薄液膜，丝束电极作为工作电极，其工作端面放置在微孔滤膜上，饱和甘汞电极作为参比电极，也放置在所述微孔滤膜上，丝束电极的工作端面用于模拟整个金属表面的腐蚀情况。本方面的方法能准确地评价金属材料表面各个部分之间的耐蚀性差异，相比于传统电化学方法能够更加灵敏的分析金属缝隙腐蚀、电偶腐蚀行为的差异。

技术领域

本发明属于电化学微观测试领域，涉及一种采用丝束电极对金属表面腐蚀行为进行表征和研究的方法。

背景技术

电化学测试作为应用范围最广泛的评价材料耐蚀性的方法，这其中主要包括开路电位-时间(OCP)，电化学阻抗法(交流阻抗EIS)，电极电位法(EP)，动电位极化曲线(Tafel)和电化学噪声(EN)等。然而，传统的电化学测试方法更多的是采集试样表面整体的，平均的电化学信息，这就不可避免的降低了对试样表面局部电化学信息采集的敏感性及准确性。事实上，金属材料的腐蚀往往不是一蹴而就的，而是从某一处局部开始腐蚀，随时间进而整体劣化失效的过程。

阵列电极，也称为丝束电极(wire beam electrode，WBE)，它是由上百根金属丝按10×10，11×11或更多阵列形式进行排布，其中每个金属丝互不相连彼此绝缘，这样就保证了每根金属丝相对于饱和甘汞电极的表面电位以及电流均可被测量得到，因此，宏观上就可以得到阵列电极表面整体的电位电流分布信息。同时结合微积分的思想，由于单根丝的表面积只能占整个阵列电极的总的工作端面积的百分之一，并且本身几何尺寸也很微小(通常直径1.5mm)，因此是可以认为在单根丝的表面发生的电化学过程是均匀的，即发生均匀腐蚀，利用众多的金属微电极就可以模拟传统单个大电极，区别于传统电极只能得到单位面积的平均电化学信息，其优势在于能够提供电极表面各个位置局部的电化学参数的变化。因此，阵列电极对于金属的局部腐蚀检测有极其重要的意义同时也是非常有效的检测手段。

因此，丝束电极(WBE)技术是介于常规电化学和微区电化学这两种方法之间的电化学测试方法。相比传统电极不仅能提供总体电化学参数还能测出不同位置电位、电流密度分布及差异等信息，通过与动电位极化曲线，交流阻抗，电化学噪声等方法结合使用更加扩大其使用范围。

近几年也有学者将丝束电极技术发展到作为探针对农药进行检测以及涂层的研究中。将有机分子膜均匀的涂在丝束电极表面，在每个电极上施加相同的电信号，从而获得不同部位的电化学参数，实现对农药残余快速、定性评价。黄福川在研究防锈剂的添加量对防锈油膜不稳定性的影响中也应用到丝束电极能够测量区间电位分布不均匀性的特点。

中国专利公开号CN107860707A公开了利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法。该方法采用丝束电极研究铝合金之在模拟流动海水中的电偶腐蚀行为。结果表明：静止条件下碳钢表面大部分区域表现为阳极电流，小部分为阴极电流；随流速增大，阳极区域扩大至整个表面，表现为全面腐蚀，且非均匀程度有所增加；腐蚀形貌观察表明，静止条件下铝合金表面大部分发生腐蚀，而处于阴极区的丝束没有明显锈蚀；流动条件下表面覆盖较厚的黄褐色锈蚀，其结果与丝束电极的电流分布一致，证明了电偶腐蚀过程中的非均匀性。该专利申请的技术方案是在溶液中进行测试的，但是溶液中并不能很好的模拟出两种金属材料(两种金属材料为相同的材料或不同的材料制成)间的缝隙腐蚀、电偶腐蚀行为，此外溶液中的物质过于复杂，会对电化学信号产生一定的干扰，继而引起偏差，导致测量数据不够准确。

发明内容

本发明一方面的目的是提供一种采用丝束电极对金属表面腐蚀行为进行表征的方法，该方法能够有效表征金属材料缝隙腐蚀、电偶腐蚀行为，具有等效，快速，高效的优点。

本发明是采用如下技术方案来实现上述目的：