[实用新型]一种摩擦磨损性能及腐蚀电化学测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于摩擦磨损实验和电化学测试技术领域，特别是提供了一种材料在摩擦条件下的电化学测试装置。适用于对不同腐蚀环境下材料摩擦过程中的电化学参数进行测试，并可以同时测量材料的磨损性能。

背景技术

腐蚀磨损是摩擦副接触表面的机械磨损与周围环境介质发生的化学或电化学腐蚀的共同作用，导致表层材料流失的现象。它一般发生在腐蚀介质中，是力学、化学或电化学因素及它们交互作用的影响结果。腐蚀磨损现象广泛存在于石油、化工化纤、煤矿和电力等工业领域的机械设备中。近年来，人工关节材料的腐蚀磨损现象也受到广泛的关注。传统的测试不能实现对材料的摩擦磨损性能以及电化学性能的同步测试，然而获得材料摩擦磨损过程中的电化学信息对材料的腐蚀磨损特性研究，同时对有效地减少材料的腐蚀磨损造成的材料损失有重要作用。此前有腐蚀与磨损同步测量装置,以及腐蚀产物膜磨损性能与腐蚀电化学测试装置（柳伟，路民旭，贾月彩，杨善武，一种腐蚀产物膜磨损性能与腐蚀电化学测试装置200910076139.3），由于这些装置缺乏加载系统，无法考察载荷对腐蚀和磨损的影响。腐蚀与磨损交互作用动态测量装置（黄九伟，刘明，李兆峰，一种腐蚀与磨损交互作用动态的测量装置，200620111395.3），此装置不能实现对材料磨损性能定量信号的同步输出，例如摩擦系数的表征，腐蚀磨损性能的同步研究受到限制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种同时对材料的摩擦磨损性能及腐蚀电化学测试装置。该装置可以实现对不同腐蚀环境下材料摩擦过程中的电化学参数进行测试，同时可以原位的测量材料的摩擦磨损性能，同步输出材料的摩擦系数等磨损信号，实现对材料的摩擦磨损性能以及电化学性能的同位研究。

本实用新型由试样台、密封圈、溶液池、弹簧、导线、三电极电化学测试系统、摩擦磨损试验测试系统等主要部分组成。O型密封圈5放入试样台6内部的凹槽内，试样4作为工作电极与试样台6底部放置的弹簧7相接触，弹簧7连接试样导线9，试样导线9由装置底部的试样导线槽8导出，再与电化学测试系统相连。辅助电极14与参比电极15固定在溶液池12壁上，分别通过辅助电极导线10与参比电极导线11导出。摩擦副3在试样4表面工作。辅助电极14、参比电极15、试样4构成三电极体系，分别通过辅助电极导线10、参比电极导线11、试样导线9与外加电化学测试系统相连，测量不同载荷以及不同溶液环境下的试样4的电化学参数。同时摩擦副3固定在试样4上方的摩擦磨损测试仪器摩擦副固定槽2内，一端在试样4表面摩擦运动，另一端接摩擦磨损测试仪器1，通过摩擦磨损仪器1进行加载摩擦磨损实验，测量不同环境下的磨损性能，同步提取试样的摩擦系数的变化。完成摩擦磨损信号与电化学信号的同步采集，进行摩擦腐蚀的原位研究。

所述弹簧7的长度大于试样台底部到整个装置底部的长度。

所述溶液池内的溶液13浸没试样4，同时浸没参比电极15和辅助电极14三分之一的高度。

本实用新型的有益效果是：可以测出单纯的腐蚀失重、单纯的磨损失重以及腐蚀以及腐蚀磨损交互作用的损失量，进行腐蚀磨损机理的研究。可以同步获得磨损过程中的摩擦系数的变化，对磨损过程中材料的摩擦特性进行表征。可以收集磨损过程中产生的磨粒，对磨损过程进行全面的研究分析。

附图说明

图1 摩擦磨损性能及腐蚀电化学测试装置结构示意图。其中1.摩擦磨损测试仪器（非发明部分），2.摩擦磨损测试仪器摩擦副固定槽，3.摩擦副，4.试样，5.O型密封圈，6.试样台，7.弹簧，8.试样导线槽，9.试样导线，10.辅助电极导线，11参比电极导线，12.溶液池，13.溶液。

图2三电极体系结构图（A处剖面图，非发明部分未画出），14.辅助电极，15.参比电极。

具体实施方式

制备实验所用的腐蚀磨损的试样，并对试样用精度为0.1mg的电子分析天平进行称重。将试样4放入试样台6内，通过O型密封圈5密封，防止溶液13从试样台6底部流出，装置中选用的弹簧7的长度稍大于试样台6底部距装置底部的长度，这样可以保证平放装置时，弹簧7与试样4紧密接触，以保证试样4与试样导线9连接正常。试样导线9与弹簧7底部相连，试样导线9在装置底部的试样导线槽8导出，目的是保证装置的平整，避免由于装置的不平整给摩擦磨损实验带来的影响，试样导线9与电化学工作站相连。将参比电极15、辅助电极14固定在溶液池12的内壁上，通过参比电极导线11与辅助电极导线10与电化学工作站相连。注入试验用溶液13，溶液13浸没样品4，同时浸没参比电极15和辅助电极14三分之一的高度，以保证电极的正常工作。本装置通过四个螺栓固定在摩擦磨损测试仪器1的试验台上，摩擦副3固定在摩擦磨损测试仪器摩擦副固定槽内2，在试样4上进行摩擦实验，同时进行电化学信号的采集，可以有针对性地进行试验。摩擦实验结束后，取出试样再次对试样进行称重，可以得到材料的质量损失，同时获得摩擦过程中的摩擦系数以及电化学性能的信息，实现对材料摩擦腐蚀性能的原位研究。