[发明专利]一种用于微量腐蚀性气体氛围下的薄液膜原位测试装置

说明书

技术领域

本发明专利属于材料腐蚀研究技术领域，特别是涉及一种可在单一或多组分微量气体下实时原位观测试样腐蚀宏观形貌以及薄液膜下的原位电化学的测试装置。

背景技术

随着电子技术的不断革新, 电子元器件正向着小型化、集成化、多功能性方向迅速地发展。电子元器件一般在半封闭的大气环境中工作，不可避免会受到外界大气湿度、污染物（NO_x，SO₂，H₂S，Cl^-）、尘土等环境因素的影响，致使薄液膜的厚度随工作条件动态变化，甚至呈现不连续或微液滴形态的分布，这就意味着材料腐蚀通常是一种非稳态薄液膜下的电化学过程。这种非稳态薄液膜对金属腐蚀失效会产生显著影响，严重威胁电子器件乃至整个设备系统运行的可靠性和安全性。

目前关于微量腐蚀性气氛中薄液膜下的原位腐蚀研究相对较少，这在很大程度上受限于薄液膜反应装置、形貌原位采集装置以及微量气体的浓度。传统的微量气体配气装置是通过单一的质量流量计来控制气体浓度，这往往很难确定反应室中微量气体的确切浓度，并且操作过程十分冗杂。通常的薄液膜反应装置很难形成小于100μm的液膜，这导致其与材料在实际大气环境中的状况具有较大差别，无法真实模拟材料腐蚀失效行为。此外，目前基本没有在微量腐蚀气氛中形貌原位观测和电化学原位测试相互耦合的装置。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种用于微量腐蚀性气体氛围下的薄液膜原位测试装置，解决以往设备使用过程中费用昂贵、操作冗杂、装置精度低、气源单一、没有形貌和电化学原位观测相耦合的问题，实现一种结构简单、操作方便、多组分气源、形貌和电化学原位观测相耦合的高精度ppb级（最小10ppb）的微量腐蚀性气氛中薄液膜环境测试装置。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于微量腐蚀性气体氛围下的薄液膜原位测试装置，其特征在于，所述测试装置包括反应室、微量腐蚀性气体给气系统、薄液膜腐蚀试验反应系统、原位电化学测试系统、原位形貌采集系统；所述反应室外面包裹有不锈钢箱体，所述微量腐蚀性气体给气系统与薄液膜腐蚀试验反应系统连接在反应室上，所述原位电化学测试系统位于反应室内，所述原位形貌采集系统固定在反应室上。

优先地，所述微量腐蚀性气体给气系统包括气瓶组件、微量气体浓度检测仪组件与质量流量计组件，所述薄液膜腐蚀试验反应系统包括温湿度探头、加热管、工业加湿器，所述原位电化学测试系统包括U形槽、电化学工作站，所述原位形貌采集系统包括升降台、显微镜、灯泡组；所述微量气体浓度检测仪组件、加热管、U形槽、升降台位于所述反应室内部，所述气瓶组件、电化学工作站、工业加湿器位于不锈钢箱体外部，所述显微镜、灯泡组位于反应室外、不锈钢箱体内，所述温湿度探头固定在反应室上。

优先地，所述U形槽上放置试样，所述U形槽一端为工作电极和辅助电极，另一端为参比电极，所述工作电极、辅助电极与参比电极分别与电化学工作站相连。

优先地，所述显微镜自由旋转，用于调节显微镜与U形槽的距离的所述升降台位于U形槽下方。

优先地，用于调节反应室内部的温度与湿度的所述加热管、工业加湿器与所述温湿度探头相连。

优先地，所述气瓶组件与微量气体浓度检测仪组件通过质量流量计组件相连，所述微量气体浓度检测仪组件位于反应室上，所述气瓶组件质量流量计组件、质量流量计组件位于不锈钢箱体外部。

优先地，所述测试装置还包括尾气回收系统，所述尾气回收系统包括鼓风机、除气瓶，所述鼓风机、除气瓶位于所述不锈钢箱体外侧，与所述反应室相连，试验结束后，用于排除与回收反应室内的废气。

优先地，位于所述不锈钢箱体外部连接一个存储显示系统，所述存贮显示系统连接所述显微镜与电化学工作站。

优先地，所述反应室内温度与湿度的调节范围分别为10-50℃、20％-98％ RH。

优先地，所述反应室是有机玻璃构成。

附图说明

图1是本发明涉及的一种用于微量腐蚀性气体氛围下的薄液膜原位测试装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。