金属腐蚀测试用工作电极及其制备方法和测试方法与流程

1.本发明涉及金属腐蚀测试技术领域，特别是涉及一种金属腐蚀测试用工作电极及其制备方法和测试方法。


背景技术：

2.在实验室模拟大气环境下金属腐蚀的实验中，经常会用到三电极体系和电化学工作站来对需进行腐蚀实验的样品进行极化曲线和电化学阻抗谱等参数的测量。在电化学测试中，为了避免影响测量结果，工作电极一般要求只能露出待测样品所关注的腐蚀面，且该面的面积已知，其他的面则要求塑封起来避免接触到电解池中的溶液。
3.传统的工作电极是在腐蚀实验之前先用环氧树脂对待测样品进行整体封装，再切割露出一个特定面积的平面作为腐蚀面，并采用金相砂纸打磨备用。但如果样品是取自实际生产现场，表面已经发生了腐蚀，为了表征发生腐蚀的情况，就同样需要将样品制备成工作电极并计算出暴露的腐蚀面积来进行电化学的测量。在这种情况下，如果仍然采用传统的方法进行塑封，则很难保证样品表面的腐蚀状态不被破坏。
4.目前，对于这种情况常规的解决方法是使用样品支持体，将待测样品置于样品支持体内。这种方法虽然看似解决了使用环氧树脂塑封困难的问题，但又引入了另外两个问题：首先，目前市面上的样品支持体对待测样品的形状和大小有着严格的要求，一般为直径不超过15mm高度在3mm以内的圆柱体。但一般情况下的金属腐蚀层疏松易脱落，在切割到这样的尺寸时不可避免的会发生腐蚀层脱落等破坏腐蚀表面的情况；其次，样品支持体是采用橡胶垫片来保证密封的效果，这就不可避免地带来了缝隙腐蚀的问题，同样会对测量结果造成影响。
5.因此，亟需提供一种金属腐蚀测试用工作电极的制备方法，其可适用于现场采集的已经发生腐蚀的金属样品，不会破坏样品的腐蚀表面，不会产生缝隙腐蚀。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对传统的制备方法不适用于现场采集的已经发生腐蚀的样品、制备过程容易破坏样品腐蚀表面、容易产生缝隙腐蚀的问题，提供一种金属腐蚀测试用工作电极及其制备方法和测试方法。
7.根据本发明的一个方面，提供了一种金属腐蚀测试用工作电极的制备方法，包括如下步骤：
8.在待进行金属腐蚀测试的样品的非腐蚀面上连接工作电极导线；
9.对所述样品的非腐蚀面涂覆丙烯酸树脂胶粘剂，且使所述丙烯酸树脂胶粘剂完全包裹所述工作电极导线的导电金属裸露部分，使所述丙烯酸树脂胶粘剂固化。
10.在其中一些实施例中，所述涂覆，包括如下步骤：
11.将所述样品的非腐蚀面分为多个区域，对一个区域涂覆丙烯酸树脂胶粘剂并完全固化后再涂覆下一个区域，且保证相邻的区域之间的丙烯酸树脂胶粘剂粘接过渡无缝隙。
12.在其中一些实施例中，若所述样品的腐蚀面的腐蚀层有部分脱落，则对所述腐蚀层的腐蚀面脱落处使用丙烯酸树脂胶粘剂进行涂覆填充。
13.在其中一些实施例中，所述丙烯酸树脂胶粘剂为紫外光固化型的丙烯酸树脂胶粘剂。
14.在其中一些实施例中，所述固化的条件为：将涂覆了丙烯酸树脂胶粘剂的样品于紫外光下照射10s以上。
15.在其中一些实施例中，在待进行金属腐蚀测试的样品的非腐蚀面上连接工作电极导线之前，所述制备方法还包括：
16.在所述样品的非腐蚀面上打磨去除氧化层，形成一个用于连接所述工作电极导线的连接区域。
17.在其中一些实施例中，在所述样品的非腐蚀面上打磨去除氧化层之前，所述制备方法还包括：
18.在保证不破坏所述样品的腐蚀层的前提下，将所述样品切割成符合电化学测量所需面积的小块。
19.在其中一些实施例中，所述样品是在制备所述金属腐蚀测试工作电极之前已经具有腐蚀面的样品。
20.根据本发明的另一方面，提供了一种金属腐蚀测试用工作电极，所述金属腐蚀测试用工作电极由本发明上述的制备方法制备得到。
21.根据本发明的另一方面，提供了一种金属腐蚀测试方法，采用本发明上述的金属腐蚀测试用工作电极，所述金属腐蚀测试方法包括如下步骤：
22.对所述金属腐蚀测试用工作电极的腐蚀面的面积进行测量；
23.将所述金属腐蚀测试用工作电极与对电极、参比电极形成三电极体系，在电化学工作站中对所述金属腐蚀测试用工作电极的腐蚀面的腐蚀情况进行测试。
24.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
25.本发明的金属腐蚀测试用工作电极的制备方法，对于已经具有腐蚀面的样品，采用在样品的非腐蚀面上连接工作电极导线，使用丙烯酸树脂胶粘剂对样品的非腐蚀面进行涂覆，且使丙烯酸树脂胶粘剂完全包裹住工作电极导线的裸露部分，待丙烯酸树脂胶粘剂固化后，形成金属腐蚀测试用工作电极。其中，丙烯酸树脂胶粘剂的固化速度快，涂覆在样品非腐蚀面上的胶粘剂可以快速固化，不会对样品的腐蚀面造成影响；而且，丙烯酸树脂胶粘剂对金属样品具有优异的粘接性能，不会出现缝隙腐蚀而影响测量结果。相比于传统的采用环氧树脂对样品进行整体塑封的方法，本发明不会破坏样品的腐蚀面；相比于现有的采用样品支持体的方法，本发明不需要将样品严格切割成规定形状和大小，不会破坏样品腐蚀层，也不会导致缝隙腐蚀的问题。本发明的制备方法能够方便快捷地对现场采集的已经发生腐蚀的样品进行封装，对样品大小、形状无特殊要求。
附图说明
26.图1为本发明的金属腐蚀测试用工作电极的背面照片。
27.图2为本发明的金属腐蚀测试用工作电极的侧面照片。
28.图3为本发明中使用imagej软件对工作电极裸露的腐蚀面面积进行测量的照片。
具体实施方式
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
31.本发明的一种实施方式，提供一种金属腐蚀测试用工作电极的制备方法，该制备方法包括如下步骤s10～s20。
32.步骤s10：在待进行金属腐蚀测试的样品的非腐蚀面上连接工作电极导线。
33.步骤s20：对样品的非腐蚀面涂覆丙烯酸树脂胶粘剂，且使丙烯酸树脂胶粘剂完全包裹住工作电极导线的导电金属裸露部分，使丙烯酸树脂胶粘剂固化，即形成金属腐蚀测试用工作电极。
34.传统的金属腐蚀测试用工作电极的制备方法，是采用环氧树脂对待测的金属样品进行整体封装，然后将样品表面的一部分环氧树脂封装层切割掉，露出一个具有一定面积的平面作为腐蚀面。但是这种方法对于取自实际生产现场的表面已经具有腐蚀面的金属样品则不能适用。因为采用传统方法对样品进行塑封的过程中很难保证不破坏样品表面的腐蚀状态。
35.本发明的制备方法，采用先在样品的非腐蚀面连接工作电极导线，使用丙烯酸树脂胶粘剂对样品的非腐蚀面进行涂覆，且丙烯酸树脂胶粘剂完全包裹住工作电极导线的裸露部分的方法制备工作电极，待非腐蚀面上和导线裸露部分的丙烯酸树脂胶粘剂固化后，即可形成金属腐蚀测试用工作电极。丙烯酸树脂胶粘剂的固化速度快，在样品的非腐蚀面上涂覆胶粘剂后只需很短的时间即可固化，无需采用整体塑封的方式，不会对样品的腐蚀面造成影响。该制备方法可以适用于取自实际生产现场的表面已经具有腐蚀面的样品的金属腐蚀测试用工作电极的制备。
36.常规的使用样品支持体制备工作电极的方法，需要将样品严格切割成规定的形成和大小，在切割过程中不可避免地会发生腐蚀层脱落等破坏腐蚀表面的情况，并且样品支持体需要采用橡胶垫片来保证密封效果，这将不可避免的产生缝隙腐蚀的问题，对测量结果造成不利影响。
37.而在本发明的制备方法中，采用在样品的非腐蚀面涂覆丙烯酸树脂胶粘剂，使该树脂胶粘剂快速固化，在样品的非腐蚀面和导线裸露部分上形成塑封的方式制备工作电极；无需将样品严格切割成与支持体匹配的形状和大小，可以避免切割过程中腐蚀层脱落等破坏腐蚀表面的情况；并且丙烯酸树脂胶粘剂与金属样品之间具有优异的粘接性能，不会出现缝隙腐蚀的问题。
38.本发明的制备方法工艺简单，能够方便快捷地对现场采集的已经发生腐蚀金属样品进行封装，对样品的大小、形状无严格要求。该制备方法对于事先没有形成腐蚀面的金属样品也同样适用。
39.可以理解，样品的非腐蚀面是指样品表面除腐蚀面之外的其他部分。样品可以是钢、铁、铜、铝等各种材质的金属样品。丙烯酸树脂胶粘剂涂覆在样品的非腐蚀面且完全包裹住工作电极导线的裸露部分；也就是说，除了样品的腐蚀面之外，样品的其他表面以及工作电极导线裸露部分均进行封装处理。从而保证将工作电极浸入化学工作站的电解液中时，除了腐蚀面之外的其他导电部分不与电解液直接接触。
40.需要说明的是，待测试的样品的表面不应全是腐蚀面，应至少有一部分是非腐蚀面，非腐蚀面的面积大小应该至少保证能够在样品的非腐蚀面上连接工作电极导线。否则，在制备金属腐蚀测试用工作电极时将必可避免地破坏样品的腐蚀状态。
41.在其中一个具体示例中，使用丙烯酸树脂胶粘剂对样品的非腐蚀面进行涂覆，具体包括如下步骤：
42.先将样品的非腐蚀面划分为多个区域，对其中一个区域涂覆丙烯酸树脂胶粘剂，使该区域的丙烯酸树脂胶粘剂完全固化后再涂覆下一个区域；如此重复，直至完成样品非腐蚀面上所有区域的涂覆和封装。在各个区域的涂覆过程中，需要保证相邻的区域之间丙烯酸树脂胶粘剂粘接过渡均匀无缝隙。
43.采用上述的将样品非腐蚀面划分为多个较小的区域，分区域涂覆丙烯酸树脂胶粘剂，对样品的非腐蚀面进行分区域涂覆封装的方法，可以在涂覆完一个较小区域后立即对该区域的丙烯酸树脂胶粘剂进行固化，相比于整体涂覆完样品的非腐蚀面后再进行固化的方法，该分区域涂覆和固化的方法可以更好地避免非腐蚀面上的树脂胶粘剂流动到腐蚀面而影响样品的腐蚀状态，进一步提高样品非腐蚀面封装和测试结果的准确性。
44.可以理解，在上述对各区域的涂覆步骤中，保证相邻的区域之间丙烯酸树脂胶粘剂粘接过渡均匀无缝隙，即保证封装后样品非腐蚀面中的多个区域的封装层形成一个整体，避免在相邻的区域之间存在缝隙而影响腐蚀测试结果的准确性。
45.在实际生产中，在一些特殊情况下样品的腐蚀面上的腐蚀层可能会有部分脱落的情况。在本发明的一些实施例中，若所处理的样品的腐蚀面的腐蚀层有部分脱落，则对脱落了腐蚀层的腐蚀面处同样使用丙烯酸树脂胶粘剂进行涂覆填充；待丙烯酸树脂胶粘剂固化后，在脱落了腐蚀层的腐蚀面处形成一个封装区域。这样，可以进一步提高测试结果的准确性。
46.在其中一个具体示例中，丙烯酸树脂胶粘剂采用紫外光固化型的丙烯酸树脂胶粘剂。紫外光固化型的丙烯酸树脂胶粘剂的固化时间更短，且固化操作方便，只需在紫外光下照射很短的时间即可。胶粘剂的固化时间短，可使涂覆在样品非腐蚀面上的胶粘剂快速完成固化封装，避免胶粘剂流动到样品的腐蚀面而影响测试结果准确性，并且固化时间短也可以提高生产效率。
47.进一步地，丙烯酸树脂胶粘剂优选采用粘度较大、流动性较小的稠款丙烯酸树脂胶粘剂，这样可以更好地避免胶粘剂流动到样品的腐蚀面而影响测试结果的准确性。
48.需要说明的是，该紫外光固化型的丙烯酸树脂胶粘剂可以采用现有市售的产品。在保证样品非腐蚀面上涂覆的丙烯酸树脂胶粘剂在完成固化之前不会流动到样品的腐蚀面上的情况下，本发明也可以采用其他类型的丙烯酸树脂胶粘剂。丙烯酸树脂胶粘剂的涂覆厚度应该保证，胶粘剂固化后样品非腐蚀面上的封装层在工作电极进行测试时，能够很好地将样品非腐蚀面与电解池中的溶液隔离开，避免样品非腐蚀面与溶液接触而影响测试
准确性。
49.在其中一个具体示例中，在样品的非腐蚀面上涂覆丙烯酸树脂胶粘剂后，进行固化的具体操作为：将涂覆了丙烯酸树脂胶粘剂的样品在紫外光下照射10s以上，从而使样品非腐蚀面上的丙烯酸树脂胶粘剂完全固化，形成封装层。在上述照射时间范围内，紫外光的具体照射时间可以根据实际生产情况进行确定，以丙烯酸树脂胶粘剂能够完全固化为准。
50.从现场取回的金属样品的表面经常会形成氧化层，而样品表面氧化层的存在容易对样品与工作电极导线之间的导电性造成不利影响，从而影响金属腐蚀测试工作电极的正常使用。针对这一情况，在本发明的一些实施例中，在样品的非腐蚀面连接工作电极导线之前，先在样品的非腐蚀面上进行打磨去除样品表面的氧化层，从而在样品的非腐蚀面上形成一个用于连接工作电极导线的连接区域。
51.采用上述的方法，可以将工作电极导线连接在该打磨去除了表面氧化层的连接区域中，从而确保金属样品与工作电极导线之间具有良好的导电性，提高了金属腐蚀测试工作电极的可靠性和稳定性。
52.可以理解的是，对样品的非腐蚀面进行打磨可以采用金相砂纸打磨的方式，也可以采用刮刀刮除或其它类似的现有方式。样品表面连接区域的面积大小可以根据工作电极导线与样品非腐蚀面的连接点的大小来确定，只需略大于连接点的大小即可。
53.可理解，本发明中所说的“将工作电极导线连接在打磨去除了表面氧化层的连接区域中”，具体可以采用焊接的方式进行连接，即将工作电极导线一端的外层包覆层剥开，然后将露出的金属线焊接在去除了表面氧化层的连接区域中即可。也可以采用现有的其他连接方式，例如：可以在样品上钉入导电螺钉，然后将工作电极导线露出的金属线缠绕在导电螺钉上；也可以通过导电胶或者胶带将工作电极导线露出的金属线直接粘接在样品的连接区域。本发明中优选采用焊接的连接方式，其操作简单、连接牢固。
54.在一些情况下，从现场取回的待制作成工作电极的金属样品的尺寸可能比较大，无法满足电化学工作站测量所需的样品面积。针对这一情况，在本发明的一些实施例中，在待进行金属腐蚀测试的样品的非腐蚀面上连接工作电极导线之前，还对金属样品进行切割处理。具体为：在保证不破坏金属样品的腐蚀层的前提下，将样品切割成符合电化学测量所需面积的小块。
55.该切割操作与传统的使用样品支持体制备工作电极的方法中对样品进行切割的操作有所不同。使用样品支持体制备工作电极的方法中，需要将金属样品严格切割成与支持体相匹配的形状和大小，在此过程中，很难保证不会破坏金属样品的腐蚀表面；而在本发明的上述切割操作中，只需将尺寸较大的金属样品切割成满足电化学工作站测量所需的样品大小，对样品切割后的形状以及具体大小并无严格要求，通过简单切割即可完成，在该切割过程中完全可能避免对金属样品的腐蚀表面造成破坏。
56.本发明的金属腐蚀测试用工作电极的制备方法，适用于各种金属样品腐蚀测试工作电极的制备，尤其适用于在制备金属腐蚀测试用工作电极之前已经具有腐蚀面的样品(如取自实际生产现场的金属样品)。该制备方法实现了方便快捷地对现场采集的已经发生腐蚀的金属样品进行封装，对样品的大小、形状无严格要求，制备过程不会对金属样品的腐蚀面的腐蚀状态造成影响，也不会出现缝隙腐蚀的问题。
57.在本发明的另外一个实施例中，提供了一种金属腐蚀测试用工作电极，该金属腐
蚀测试用工作电极通过本发明上述的金属腐蚀测试用工作电极的制备方法制备得到。本发明的金属腐蚀测试用工作电极，能够准确的测定金属样品的腐蚀情况。
58.具体来说，该金属腐蚀测试用工作电极包括金属样品，样品的表面具有腐蚀面和非腐蚀面，在样品的非腐蚀面上连接有一个工作电极导线，在样品的非腐蚀面上、工作电极导线的裸露部分塑封有丙烯酸树脂胶粘剂形成的封装层。该金属腐蚀测试用工作电极的照片如图1、图2和图3所示。
59.在本发明的另外一个实施例中，还提供了一种金属腐蚀测试方法，采用本发明上述的金属腐蚀测试用工作电极对样品的金属腐蚀情况进行测试，该金属腐蚀测试方法具体包括如下步骤：
60.首先，对金属腐蚀测试用工作电极的腐蚀面面积进行测量，得到工作电极的腐蚀面的面积数据；
61.然后，将金属腐蚀测试用工作电极与对电极、参比电极形成三电极体系，在电化学工作站中对上述金属腐蚀测试用工作电极的腐蚀面的腐蚀情况进行测试。
62.具体来说，可以使用imagej软件对腐蚀面的面积进行测量，也可以采用现有的其他方法测量工作电极的腐蚀面的面积。使用imagej软件对腐蚀面面积进行测量的照片如图3所示。图3中，内插图results为使用imagej软件对腐蚀面面积的测量结果，内插图中area一项数据即表示腐蚀面的面积大小。通过将金属腐蚀测试用工作电极与对电极、参比电极形成三电极体系，在电化学工作站中即可以对金属腐蚀测试用工作电极的腐蚀面的腐蚀情况进行测试，即可得到金属样品的极化曲线、电化学阻抗谱等测试参数。
63.具体地，三电极体系中的对电极又称辅助电极，其可以采用现有的电极如铂电极；参比电极也可以采用现有的电极如饱和甘汞电极。
64.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
65.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。