[发明专利]模拟海洋大气腐蚀环境的原位电化学测试装置及其方法

说明书

本发明公开了一种模拟海洋大气腐蚀环境的原位电化学测试装置，包括盐雾箱及其内部的多因素模拟设备、控制柜和电化学工作站，可以实现多因素耦合作用测试、调节实验参数控制、原位电化学表征。本发明还公开了一种模拟海洋大气腐蚀环境的原位电化学测试方法，包括以下步骤：选择多因素模拟的因素，设定测试程序和参数；模拟测试；原位电化学表征，并记录实验数据。本发明具有以下优点：可以更加真实地模拟实际复杂多因素环境介质；可以大幅减少试验周期；可以实现原位电化学表征，具有评价效率高、易操作、精确度高的特点。在海洋大气腐蚀环境中的金属材料的耐蚀性能的监测与评估领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种模拟腐蚀环境的电化学测试装置及其方法，特别是涉及一种模拟海洋大气腐蚀环境的电化学测试装置及其方法，应用于海洋大气腐蚀环境中的金属材料的耐蚀性能的监测与评估。

背景技术

我国每年因腐蚀而损失的钢材超过1000万吨，其中50％的损失由大气腐蚀造成。在海洋大气环境中，由于大量海盐粒子沉积、较高的湿度等，海洋大气环境中腐蚀率约为工业大气中的两倍。目前海洋大气环境腐蚀试验可分为野外现场腐蚀试验和实验室腐蚀试验。现场试验将材料放在实际的海洋环境中进行暴露试验，国内外均建立了一些海洋大气野外试验台站，可获得最为真实、最符合实际的腐蚀数据，但试验周期长、数据重现性差，随着新型工程材料的发展和海洋工程活动环境条件的演化，相关试验数据难以满足实际需要。实验室腐蚀模拟试验是建立小型模拟装置，尽可能地模拟真实大气环境和腐蚀条件，试验结果可靠性较好，可通过短期试验结果评价和预测材料腐蚀行为和使用寿命，已成为评价材料海洋大气腐蚀的重要手段。

针对工程结构材料在海洋大气环境中的失效行为已开展了大量的研究，传统的盐雾箱存在以下技术问题：

1、工程结构材料在海洋大气环境服役过程中受到多种环境因素影响，研究多环境因素耦合作用下的失效过程更能接近实际的服役环境。由于实验技术、数据采集技术的限制，传统的盐雾箱只可以模拟单一因素加速条件下的失效行为，无法真实模拟实际复杂多因素环境介质的耦合作用带来的腐蚀失效问题。

2、参照GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀实验盐雾实验》，传统盐雾箱需要以试样的腐蚀形貌和失重腐蚀速率来评价腐蚀程度，不能实现腐蚀失效过程的原位表征和腐蚀程度的快速监测，并且实验周期过长，无法满足工程的迫切需求。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种模拟海洋大气腐蚀环境的原位电化学测试装置及其方法，能实现有效模拟海洋大气环境多因素耦合原位电化学快速监测，用以解决传统的盐雾箱无法模拟多因素耦合作用下的腐蚀失效和不具有原位电化学快速监测的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种模拟海洋大气腐蚀环境的原位电化学测试装置，包括盐雾箱和控制柜，还包括电化学工作站；盐雾箱主要包括箱体，在箱体上预留孔洞，在孔洞内能塞入橡胶塞，使孔洞保持密闭，箱体连接多因素模拟设备，用以模拟海洋大气腐蚀环境，进行人造环境腐蚀实验的多因素耦合作用测试；控制柜包括多因素模拟设备的开关和控制器，多因素模拟设备的开关和控制器通过电缆或无线通信方式，将多因素模拟设备的开关和控制器与盐雾箱的多因素模拟设备进行信号连接，用以调节多因素模拟的人造环境腐蚀实验参数；电化学工作站通过电缆，经过盐雾箱的箱体上预留的带橡胶塞可保持密闭的孔洞，将测试实验试样的探头电极和电化学工作站进行连接，用以进行人造环境腐蚀实验过程的腐蚀状况实时监测，探头电极在待测实验试样表面发生腐蚀失效时，通过电化学噪声电流的变化，对试样腐蚀失效过程进行原位电化学表征和腐蚀程度的实时监测，并通过电化学工作站记录实验数据。

上述多因素模拟设备优选采用提供温度、湿度、工业污染物、紫外光照和应力载荷因素条件中的任意一种模拟设备或任意几种模拟设备组合体。