[发明专利]一种高通量自动化可实现原位测量的耐蚀性评价装置

说明书

本发明属于材料腐蚀防护领域，公开了一种高通量自动化可实现原位测量的耐蚀性评价装置。该装置包括高通量自动化集氢装置、高通量电化学噪声信号监测装置和高通量实时监测装置；高通量自动化集氢装置还分为排液称重结构和浮力传感结构两种；高通量电化学噪声信号监测装置包括通过导线连接的程控信号切换装置和电化学工作站，实现一台电化学工作站同时监测四组噪声数据或四以上的整数倍组噪声数据；高通量实时监测装置包括高清防水摄像头和数据处理控制系统。本发明各组件相对独立，拆卸方便，便于清洗；装置人性化、便于操作；测量结果精确、重复性好；自动化计数大大降低了人工耗时，提高了工作效率，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于材料腐蚀防护领域，特别涉及具有腐蚀产生气体特性的金属(如镁合金在盐水等腐蚀介质中)的高通量自动化耐蚀性评价装置。

背景技术

镁合金等轻质合金被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子产品等领域，由于这些轻质合金活性较强，在腐蚀环境下很容易发生腐蚀而导致材料的失效行为。且因铸造工艺不同，如冷却速度、冷却时间、杂质金属含量的不同，其耐蚀性具有很大差异。

为提高镁合金等轻质活泼合金的耐蚀性，工程师们发明了很多表面防护手段，比如缓蚀剂、化学转化膜、阳极氧化、微弧氧化等。针对如何评价这些防护手段好坏，采取了腐蚀环境加速实验分别从盐雾、浸泡、点滴、形貌、截面、电化学手段以及集氢等方面进行系统有效的评价。

其中集氢以金属腐蚀过程中一定时间内产生的氢气量来评价金属乃至其合金以及防护涂层相较于其他评价手段更具有客观性。与此同时电化学噪声在测量过程中不施加任何扰动，在腐蚀行为评价中具有无损检测的优点。

目前集氢装置多采用倒置漏斗式，即将漏斗插入酸式滴定管中，用生料带缠绕塞入，同时用生料带将封有环氧树脂的试样穿线正置于滴定管下方。用铁架台夹住酸式滴定管，将试样置于耐蚀性评价溶液中(如3.5％NaCl、5％Na₂SO₄)；在酸式滴定管末端，用洗耳球将溶液吸到固定刻度收集氢气定时进行读数，用一定时间内产生的氢气量来评价其耐蚀性。但此种方式存在密封性不佳、气体收集不全、液面存在高度差随析氢变化而降低致使内部气压不稳定而造成读数不准确以及定时人工读数，夜间需要熬夜计数且有人工误差等问题。后来有人对其进行了改进，采用上端密闭的方式解决了上端密封性不佳的问题，但仍旧面临着诸多难题。

电化学测量装置中较好的有德国Zahner、美国Princeton等，其价格昂贵。其中Priston多通道测量更是高达60多万人民币，无特殊要求条件下一般使用的单通道测量设备Princeton-V3F也高达十几万人民币一台。在工作站资源有限的条件下，工作效率较低。这不仅限制了实验研究的进行，更限制了工程应用中对产品进行大规模耐蚀性评价。

浸泡试验主要观测：试验后的第一外观；除去腐蚀产物后的外观；腐蚀缺陷的数量和分布；第一个腐蚀点出现以前所经过的时间；依此来评价金属及膜层的耐蚀性。其中第一个腐蚀点出现的时间很难确定，以往多采取定时观测，这往往也只能确定其出现的时间大致范围，而无法结合集氢、电化学噪声等手段对其耐蚀性进行原位测量进而对腐蚀行为进行很好的解释。

总结如今检测手段中没有实现：

1、现有集氢装置未摆脱人工计数的缺点，实现集氢高通量自动化测量。

2、每台电化学工作站只能测量一组噪声数据，电化学测量耐蚀性评价受限于电化学工作站数量，建立多通道自动切换系统有效提高昂贵电化学工作站的工作效率。

3、浸泡实验中出现腐蚀点的时间很难确定，此处可通过多通道高清摄像头记录出现腐蚀点的时间。

4、浸泡、集氢与电化学测量分别进行耐蚀性评价，尚未实现原位同步测量，这对于准确高效研究腐蚀行为造成很大障碍。