[发明专利]用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试装置及方法

权利要求书

1.一种用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试装置，其特征在于，包括：有机玻璃容器、容器上盖、缝隙形成器、三电极电化学测试系统和电化学测试设备，所述有机玻璃容器内盛放有模拟体液，用于模拟人工关节真实服役环境，所述有机玻璃容器上设置所述容器上盖，用于防止实验过程中模拟体液挥发，所述缝隙形成器用于固定试样，并调节缝隙宽度，所述试样为人工关节材料，所述缝隙形成器及所述三电极电化学测试系统均设置在所述有机玻璃容器内，所述三电极电化学测试系统连接所述电化学测试设备；

所述缝隙形成器包括：缝隙形成器上板、缝隙形成器下板、螺钉、螺母、U型聚四氟乙烯薄膜，所述缝隙形成器下板上设置有台阶，所述台阶上设置有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽用于固定所述试样，所述试样上焊接有导线，所述圆柱形凹槽上侧设置有垂直开口，用于将所述试样上的导线伸出装置外，所述缝隙形成器下板下端两侧及所述缝隙形成器上板两侧均设置有通孔，所述螺钉穿过所述通孔并通过所述螺母将所述缝隙形成器下板及缝隙形成器上板固定连接，所述缝隙形成器下板及缝隙形成器上板之间设置所述U型聚四氟乙烯薄膜，

通过使用不同厚度的U型聚四氟乙烯薄膜调节所述缝隙形成器的缝隙宽度。

2.根据权利要求1所述的用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试装置，其特征在于，所述三电极电化学测试系统包括铂片对电极、Ag/AgCl参比电极、工作电极，所述试样作为所述工作电极，所述的容器上盖固定设置所述铂片对电极和带有所述Ag/AgCl参比电极的盐桥，所述铂片对电极竖直放置，平行且正对所述试样，带有所述Ag/AgCl参比电极的盐桥的尖端尽量靠近且不接触所述试样，所述试样固定在所述缝隙形成器下板的圆柱形凹槽内，所述三电极电化学测试系统通过导线连接所述电化学测试设备，用于监测在无缝隙及不同缝隙宽度情况下电压和电流密度的响应，分析人工关节材料的静态缝隙腐蚀。

3.根据权利要求1所述的用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试装置，其特征在于，所述模拟体液为生理盐水或Flank’s溶液。

4.一种用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试方法，应用于权利要求1-3任一所述的用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选择或制备用于实验测试的人工关节材料，并机加工成一定形状，经粗机械抛光去掉锈层，在背面锡焊导线，并进行封装，再机械抛光至镜面，制得试样；

步骤2、制备生理盐水或者Flank’s溶液一类模拟体液；

步骤3、在缝隙形成器中固定试样，并组装某一缝宽的缝隙形成器；

步骤4、在有机玻璃容器中加入模拟体液以模拟人工关节真实服役环境，按需设置实验参数，放置三电极电化学测试系统，连接电化学测试设备，在模拟体液环境下进行静态缝隙腐蚀实验；

步骤5、实验结束，立即将试样从所述用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试装置中取出，进行后续材料表面宏微观形貌的观察与分析。

5.根据权利要求4中所述的用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试方法，其特征在于，所述步骤1中，封装方法为：在水平面定位PVC模具和锡焊导线的试样，将按固定比例均匀混合的无水乙二胺和环氧树脂倒入PVC模具中，去除混合物中的气泡以防在试样周围产生空隙，静置，待环氧树脂混合物固定后即形成封装好的人工关节材料试样。

6.根据权利要求4中所述的用于模拟人工关节静态缝隙腐蚀的实验测试方法，其特征在于，所述步骤3中，在缝隙形成器中固定试样，并组装某一缝宽的缝隙形成器，具体包括：首先固定试样于缝隙形成器下板，试样上的导线从缝隙形成器下板中央的凹槽中引伸出装置外，试样正面朝上，平铺一定厚度的U型聚四氟乙烯薄膜，通过改变U型聚四氟乙烯薄膜的厚度调整缝宽，并在表面滴足量配置好的腐蚀介质溶液，盖好缝隙形成器上板，保证缝隙内充满溶液，螺栓穿过缝隙形成器上板与缝隙形成器下板的通孔，拧紧螺母，组装好缝隙形成器。