[发明专利]轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置与方法

权利要求书

1.轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，包括：三电极系统单元、电化学工作站和数据处理单元，三电极系统单元与电化学工作站连接，电化学工作站与数据处理单元连接；

所述三电极系统单元包括：电解池、轴承钢样品与防锈油膜层复合电极、辅助电极、盐桥和参比电极；电解池内盛装有腐蚀模拟溶液，所述轴承钢样品与防锈油膜层复合电极和辅助电极设置于腐蚀模拟溶液内并通过导线与电化学工作站连接，所述盐桥一端设于腐蚀模拟溶液内，另一端通过参比电极与电化学工作站连接；

所述电化学工作站用于实时测量所述轴承钢样品与防锈油膜层复合电极在腐蚀模拟溶液中的开路电位信号与电化学阻抗谱信号；

所述数据处理单元包括：处理器和阻抗谱等效电路模型拟合模块；所述处理器用于实时记录与显示所述开路电位信号和电化学阻抗谱信号；所述阻抗谱等效电路模型拟合模块用于对测量到的电化学阻抗谱信号进行等效电路模型拟合，以获取反映表面吸附能力的常相位角元件的电化学参数。

2.如权利要求1所述的轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，所述电解池为透明玻璃制圆桶状容器；所述腐蚀模拟溶液的体积不少于电解池容积的2/3。

3.如权利要求1所述的轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，所述轴承钢样品与防锈油膜层复合电极设置于所述腐蚀模拟溶液内，并通过导线引出电解池顶端预留开口连接至所述电化学工作站的工作电极输入端；所述辅助电极设置于所述腐蚀模拟溶液内，并通过导线引出电解池顶端预留开口连接至所述电化学工作站的辅助电极输入端；所述盐桥的一端通过电解池侧面预留豁口设置于所述腐蚀模拟溶液内，另一端曝露于所述电解池周围的空气环境中并通过饱和KCl溶液连接于所述参比电极；所述参比电极连接于所述电化学工作站的参比电极输入端。

4.如权利要求3所述的轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，所述轴承钢样品与防锈油膜层复合电极包括：绝缘件、轴承钢样品和防锈油膜层；所述轴承钢样品包裹固定在绝缘件中，所述轴承钢样品的一端面为工作面，从绝缘件的上表面露出，所述防锈油膜层平铺覆盖在轴承钢样品的工作面上，防锈油膜层的面积不小于轴承钢样品的工作面的面积；所述轴承钢样品的非工作面引出一根导线与电化学工作站的工作电极输入端相连；所述防锈油膜层的平铺量为5-10μL/cm²。

5.如权利要求4所述的轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，视所述防锈油膜层与所述腐蚀模拟溶液的密度比，将所述轴承钢样品与防锈油膜层复合电极正置或倒置于所述腐蚀模拟溶液内；防锈油膜层的密度大于腐蚀模拟溶液的密度时，轴承钢样品与防锈油膜层复合电极正置于腐蚀模拟溶液中，轴承钢样品的工作面朝向电解池的顶部；防锈油膜层的密度小于腐蚀模拟溶液的密度时，轴承钢样品与防锈油膜层复合电极倒置于腐蚀模拟溶液中，轴承钢样品的工作面朝向电解池的底部。

6.如权利要求3所述的轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，所述辅助电极为单侧面积大于4cm²的铂片，并通过导线引出电解池顶端预留开口连接于电化学工作站的辅助电极输入端。

7.如权利要求3所述的轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，所述盐桥由一端孔径为1.5mm另一端孔径为15mm且长度为12-15cm的牛角状玻璃管和内部凝固状KCl-琼脂混合物组成。

8.如权利要求3所述的轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，所述参比电极为饱和甘汞电极或Ag/AgCl参比电极。

9.如权利要求3所述的轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价装置，其特征在于，所述盐桥和辅助电极都位于所述轴承钢样品与防锈油膜层复合电极的工作面一侧，且所述盐桥位于所述辅助电极与轴承钢样品与防锈油膜层复合电极之间，互不接触。

10.轴承表面防锈油膜层防护效果的电化学评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过电化学工作站测量轴承钢样品与防锈油膜层复合电极在腐蚀模拟溶液中的实时开路电位值，通过处理器记录和显示所测的开路电位值演化结果，当开路电位值漂移量稳定在±10mV时，测量结束；

(2)开路电位测量结束后，轴承钢样品与防锈油膜层复合电极在腐蚀模拟溶液中已达到电化学稳定状态；电化学工作站进入电化学阻抗谱测量模式，测量频率范围为100kHz-10mHz，扰动信号为10mV；通过处理器记录和显示测量到的电化学阻抗谱演化结果；

(3)电化学阻抗谱测量结束后，通过阻抗谱等效电路模型拟合模块对测量到的电化学阻抗谱进行等效电路模型拟合分析，得到反映防锈油膜层与轴承钢样品表面吸附能力的常相位角元件的电化学参数；同时，得到反映轴承钢样品基体阳极溶解反应发生难易程度的电荷转移电阻值；

(4)根据等效电路模型拟合得到的不同防锈油膜层覆盖下轴承钢样品在腐蚀模拟溶液中的常相位角元件的电化学参数值和电荷转移电阻值，比较不同防锈油膜层对轴承钢样品防护效果的差异；根据等效电路模型拟合得到的相同防锈油膜层覆盖下轴承钢样品在不同腐蚀模拟溶液中的常相位角元件的电化学参数值和电荷转移电阻值，比较腐蚀环境变化对相同防锈油膜层防护效果的影响。