专利名称：用于原位观测的三电极电解池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及表面观测分析设备的微观表面电化学原位分析技术， 更具体地说，涉及一种用于原位观测的三电极电解池，该电解池能够有利
背景技术：
电化学原子力显微镜(以下简称ECAFM)、扫描电子显微镜(以下简 称SEM)等表面观测分析设备的微观表面电化学原位分析技术是借助专用 的三电极电解池得以实现。目前，传统的三电极电解池10的辅助电极12 主要釆用点式或环形结构设计。其中，环形结构如图l所示，该辅助电极 12釆用直径约为1 mm的铂金细丝，在电解池10本体11内形成一个与工 作电极(即试样1)同心的圆环，并镶嵌于本体11的环形凹槽内，而试样 1 (见图4a)则设于本体ll底部向内凸起的试样腔13内，图1中的131、 121、 lll分别为工作电极引线、辅助电极引线和参比电极引线，14为参 比电解。此类电解池存在以下缺点
(1) 相比于工作电极，该辅助电极12面积极小，尤其是点式辅助电 极，其面积甚至可以忽略不计，明显不符合电化学测试的辅助电极面积要 不小于工作电极面积的基本原则。辅助电极的作用是和设定在某一电位下 的工作电极组成一个串联回路，使得工作电极上电流畅通。而当辅助电极 面积过小时，电流回路不畅通，电阻增大，会造成系统误差偏大，掩盖了 试样的真实电化学行为。
(2) 该辅助电极12与工作电极不是传统的对立配置，既使是面积较 大的圆环式对极也几乎与试样处于同一平面，并以试样l中心为圆心，导 致电化学行为在近辅助电极12的区域内(试样边缘区域)较强烈，而远离 辅助电极12的区域内(试样中心区域)则较弱，即边缘效应，从而无法保证整个工作电极上的电流分布均勾。尤其是当观测局部腐蚀行为时更突出， 使测试结果会因观测区域的不同而差异明显，难于捕捉腐蚀的初始行为。
请参阅图4a所示，采用该电解池IO进行ECAFM (或SEM)观测不锈钢试 样1的点蚀2行为时，点蚀2主要在ECAFM (或SEM)的有效观测区域以 外部分(即虛线圈外)形成，而有效视场区域以内部分(即虛线圈内)的 点蚀2行为，尤其是局部腐蚀行为十分轻微甚至没有，因此边缘效应十分 明显，极不利于观测。
(3)传统的电解池IO在观测金属，尤其是不锈钢的点蚀等局部腐蚀 行为时，更因局部腐蚀行为的随机性，而造成实验观测成功概率降低，并 制约着对腐蚀行为生长期，尤其是萌生期的真实观测分析。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种用于 原位观测的三电极电解池，该电解池能够增大辅助电极面积，避免发生边 缘效应。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案
该用于原位观测的三电极电解池，该电解池包括本体、设于本体内的 参比电极和辅助电极，本体上端开口，底部设有向内凸起的试样腔，试样 腔外侧的本体底部上开有环形凹槽，辅助电极嵌于凹槽内，该电解池还包 括辅助电极附件，辅助电极附件呈圆台型结构，下端开口，顶端开有圆孔， 内部为空腔结构，辅助电极附件罩设在试样腔外恻的本体底部上，并与辅 助电极相接触。
所述的辅助电极附件将试样腔罩于其内，并且辅助电极附件的顶端高 度高于试样腔的顶端高度。
所述的辅助电极附件罩设于辅助电极的外侧或内侧，并且辅助电极与 辅助电极附件的外壁或内壁相接触。
所述的辅助电极附件的材料为导电材料。
所述的辅助电极附件的材料为惰性金属或石墨。
在上述技术方案中，本实用新型的用于原位观测的三电极电解池通过增加一个类似"罩子"形状的辅助电极附件，将工作电极罩于其内，并与 辅助电极相接触，从而大大增加了辅助电极的面积，优化了辅助电极与工 作电极的空间配置，从而避免了边缘效应的发生，提高了在线观测不锈钢 的点蚀等局部腐蚀行为的成功概率，尤其能够有效观测局部腐蚀行为的萌 生期，为验证和修正腐蚀行为机理提供了真实的实验数据支持。
图l是传统的环形辅助电极的三电极电解池的结构示意图2是本实用新型的用于原位观测的三电极电解池的结构示意图3是本实用新型的电解池结构剖视示意图4a、图4b分别为釆用传统和本实用新型的电解池进行ECAFM观测 不锈钢点蚀行为的效果图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。 请参阅图2~图3所示，本实用新型的用于原位观测的三电极电解池 20与传统的三电极电解池IO基本相同，同样也包括本体21、设于本体21 内的参比电极25和辅助电极22,本体21上端开口，底部设有向内凸起的 试样腔23,用于安放试样1 (见图4b),试样腔23顶端还开有圆孔232; 在试样腔23外侧的本体21底部上开有环形凹槽，材料为销金细丝的辅助 电极22嵌于凹槽内，从而形成环形结构。图2 图3中的231、 221、 211 分别为工作电极引线、辅助电极引线和参比电极引线，分别与试样腔23 内的试样l、辅助电极22以及参比电极25相连接。不同的是，该电解池 20还包括一辅助电极附件24，辅助电极附件24呈圆台型结构，下端开口， 内部为空腔结构，类似于一 "罩子"形状，并且辅助电极附件24的顶端开 有圆孔241，在观测时用于ECAFM的探针伸入。辅助电极附件24伸入本 体21内，罩设在试样腔23外侧的本体21底部上，并且与辅助电极22相 接触。具体的是，该辅助电极附件24可罩设在辅助电极22的外侧或内侧， 并且辅助电极22与辅助电极附件24的外壁或内壁相接触。图3所示即罩设于辅助电极2 2的外侧。并且辅助电极附件2 4还将试样腔2 3罩于其内， 辅助电极附件24的顶端高度高于试样腔23的顶端高度。该辅助电极附件 24的材料为导电材料，可以是惰性金属或石墨。其中，以采用铂金材料制 作为较佳。在此需要说明的是，该辅助电极附件24可与电解池20的本体 21制作成一体结构，也可以视在线观测的目的而进行临时增加。
由于增加了该辅助电极附件24，使本实用新型的电解池20最终形成 一新的辅助电极，其面积由原来的仅为环形铂金丝上表面增加至铂金丝上 表加整个辅助电极附件24的内壁(或外壁)，大大增加了其辅助电极的面 积，并且使辅助电极附件24与工作电极(即试样l)不处于同一平面上， 从而优化了辅助电极与工作电极的空间配置，避免了边缘效应的发生，提 高了在线观测不锈钢的点蚀等局部腐蚀行为的成功概率，尤其能够有效观 测局部腐蚀行为的萌生期，为验证和修正腐蚀行为机理提供了真实的实验 数据支持。
以ECAFM观测为例，请参阅图4b所示，釆用本实用新型的电解池20 进行ECAFM观测不锈钢试样1的点蚀2行为时，点蚀2主要在ECAFM的
有效观测区域以内部分(即虛线圈内)形成，而有效视场区域以外部分(即 虛线圈外)的点蚀2行为十分轻微，与传统的电解池10的观测效果相比(见 图4a),优势十分显著。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说 明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的 实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的 权利要求书范围内。
权利要求1.一种用于原位观测的三电极电解池，该电解池包括本体、设于本体内的参比电极和辅助电极，本体上端开口，底部设有向内凸起的试样腔，试样腔外侧的本体底部上开有环形凹槽，辅助电极嵌于凹槽内，其特征在于该电解池还包括辅助电极附件，辅助电极附件呈圆台型结构，下端开口，顶端开有圆孔，内部为空腔结构，辅助电极附件罩设在试样腔外侧的本体底部上，并与辅助电极相接触。
2. 如权利要求l所述的用于原位观测的三电极电解池，其特征在于 所述的辅助电极附件将试样腔罩于其内，并且辅助电极附件的顶端高度高于试样腔的顶端高度。
3. 如权利要求l所述的用于原位观测的三电极电解池，其特征在于 所述的辅助电极附件罩设于辅助电极的外侧或内侧，并且辅助电极与辅助电极附件的外壁或内壁相接触。
4. 如权利要求l所述的用于原位观测的三电极电解池，其特征在于 所述的辅助电极附件的材料为导电材料。
5. 如权利要求4所述的用于原位观测的三电极电解池，其特征在于 所述的辅助电极附件的材料为惰性金属或石墨。
专利摘要本实用新型公开了一种用于原位观测的三电极电解池，该电解池通过增加一个类似“罩子”形状的辅助电极附件，将工作电极罩于其内，并与辅助电极相接触，从而大大增加了辅助电极的面积，优化了辅助电极与工作电极的空间配置，从而避免了边缘效应的发生，提高了在线观测不锈钢的点蚀等局部腐蚀行为的成功概率，尤其能够有效观测局部腐蚀行为的萌生期，为验证和修正腐蚀行为机理提供了真实的实验数据支持。
文档编号G01N13/10GK201359591SQ20092006687
公开日2009年12月9日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者张清廉 申请人:宝山钢铁股份有限公司