[发明专利]一种用于金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种用于金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置及方法。本发明通过建立多通道Devnathan-Stachurski(D-S)电解池测量金属材料多个局部位置的氢渗透电流，同时结合金相法达到研究材料局部组织差异对氢渗透电流影响的目的。

背景技术

金属材料在腐蚀过程中会发生析氢反应，氢原子扩散到裂缝尖端的金属内部使这一区域变脆，在应力作用下发生脆性断裂进而影响金属材料的结构安全。针对该现状目前大多数研究者都沿袭了Devnathan-Stachurski采用的单通道D-S双电解池装置及方法来测量金属材料化学成分和热处理对氢渗透行为的影响，由于该装置一次测量过程中无法获得材料多个局部位置的氢渗透电流，进而导致对于组织差异对金属材料氢渗透行为影响的研究甚少。

本发明在前人的基础上加以改进，通过建立多通道D-S电解池测量相同环境中材料多个局部位置的氢渗透电流，并且结合金相法从而达到研究材料组织差异对氢渗透行为影响的目的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于研究金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置及方法。本发明是通过建立多通道Devnathan-Stachurski(D-S)电解池以达到一次能测量金属材料多个局部位置的氢渗透电流，同时结合金相法达到研究材料局部组织差异对氢渗透电流影响的目的。

为了达到上述目的，本发明实现目的所采用的技术方案是：

一种用于金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置，包括试样1，参比电极2、辅助电极3、阴极池5、阳极池6和多通道恒电位仪9，其中所述的阴极池5为上开口的桶形结构，所述的阳极池6为上下开口的筒形结构，并自下而上依次由阴极池5、试样1和若干个阳极池6竖直安置，其中所述的参比电极2和辅助电极3上下布置在所述的阴极池5中，并分别通过穿入所述的阴极池5一侧面设置的密封参比电极固定孔7和密封辅助电极固定孔8中的导线与所述的恒电位仪9的相应通道相连接；所述的若干个阳极池6均布于所述的试样1的上平面上，每个阳极池6设置有辅助电极和参比电极且其导线分别与所述的恒电位仪9的相应通道相连接；所述的试样1通过导线与所述的恒电位仪9的相应通道相连接。

上述所述的阴极池5还设置有进液口4。

上述所述的阳极池6的数量为4个。

上述所述的阴极池5和阳极池6的材质为聚四氟乙烯。

上述所述的阴极池5、试样1和阳极池6之间是通过氯仿固定且用硅橡胶进行密封。

为了达到上述目的，本发明实现目的所采用的另一个技术方案是：

本发明的一种用于金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置的测试方法，其特征在于包括如下具体步骤：

1)将待测试样1制作成0.5mm厚的薄片，试样1两侧表面用金相砂纸逐级打磨至1000#砂纸，机械抛光，然后采用恒电流法将试样1一面进行表面镀镍，镀镍后的试样1在丙酮中采用超声波清洗干净后用无水酒精擦拭，冷风吹干，待用；

2)将步骤1)中制备好的试样1镀镍一面朝上安置在阴极池5和4个阳极池6之间，采用氯仿和硅橡胶将4个阳极池6和阴极池5分别与试样1固定连接和密封；

3)制备充氢溶液和扩氢溶液，所述充氢溶液为0.2mol/L NaOH与0.22g/L的硫脲的混合液，扩氢溶液为0.1mol/L NaOH溶液。

4)将步骤3)中制备好的充氢溶液和扩氢溶液分别注入阴极池5和4个阳极池6中；

5)在试样1上施加200mV电位保证从阴极池5渗透过来的氢原子立刻被氧化进而使试样1阳极面的氢浓度为零，试样1镀镍一面的电流密度降低到0.2μA/cm²时选用1.5mA/cm²电流进行阴极极化，通过多通道恒电位仪9测得并显示试样1各个局部位置在充氢溶液中释氢电流随时间的变化值。

上述所述的镀镍所采用的是硫酸镍溶液、氯化镍溶液及硼酸溶液的混合镀镍液，所述的硫酸镍溶液为250g/L的NiSO₄.6H₂O，氯化镍溶液为45g/L的NiCl₂.6H₂O，硼酸溶液为40g/L的H₃BO₃。所述的镀镍所采用的电流密度为10mA/cm²，时间为60s。

本发明的用于金属材料氢渗透行为的多通道测氢装置及方法的优点与积极效果为：