一种集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台

1.本发明属于材料测试技术领域。


背景技术：

2.空蚀，也称气蚀，是螺旋桨等水力机械过流部件的主要损伤形式。在空蚀、腐蚀、锈蚀等多种因素的作用下螺旋桨叶片表面大面积剥落，形成有突起和穴孔的蜂窝状表面，导致螺旋桨的使用寿命大为缩短、运行效率降低、振动加剧，给螺旋桨的安全可靠运行造成威胁。此外船舶入水后，海洋生物便开始在泵、船用螺旋桨和涡轮叶片等船体部位表面附着、繁殖生长，使得船体表面粗糙度增加，降低了螺旋桨等动力部件的做功效率。此外，螺旋桨在海水被侵蚀，形成电化学腐蚀，使得螺旋桨表面被损耗。在过流部件表面涂覆有机涂层是一种有效的提高材料抗空蚀、防腐与防污效果的表面工程技术，有机涂层成本低、施工简单、涂层修复方便、抗空蚀效果好、空蚀过程可以有效地降低基体材料发生电化学腐蚀的可能性等优点，同时有些有机涂层也可以降低细菌粘附。
3.而目前有机涂层的防污、防腐和抗空蚀测试都是分开进行的，对有机涂层的抗空蚀研究仅通过超声波气蚀机进行测试和研究，对有机涂层的防污性能研究是专门利用平板涂布法、涂层浸泡法进行测试和研究，对有机涂层的防污性能研究是通过电化学工作站的eis进行测量和研究。
4.涂层被空蚀之后其表面粗糙度将变大，较大的粗糙度会给细菌提供较大的附着位点。部分有机涂层的防污机制是在涂层中添加了防污释放剂，受到空化泡的冲击其防污释放剂有可能因被快速释放掉从而影响防污寿命，防污释放剂释放之后留下孔洞结构会进一步影响涂层的防腐能力，因此防污、防腐和抗空蚀能力对涂层的寿命是综合性的影响，因此有必要开发一种新型的集防污、防腐、抗气蚀多功能实验台，从而可对有机涂层的抗空蚀性能和防腐、防污性能耦合进行实验，获得精确的实验参数。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出了一种集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台，主要包括：振动主机1、超声波驱动电源2、支撑升降架3、玻璃容器4、恒温水箱5、电化学工作站6和总电源7；
6.其中振动主机1与超声波驱动电源2通过数据线相连，控制振动主机1的启停和振动频率；振动主机1固定安装在支撑升降架3上，可控制振动主机1的高度；
7.所述的玻璃容器4上方和下方分别开口，振动主机1从玻璃容器4上方开口插入，使振动主机1上的探头置于玻璃容器4内，参比电极和辅助电极也从玻璃容器4上方的开口插入玻璃容器4内；
8.玻璃容器4下方设有支撑架8，支撑架8上安装旋钮，工作电极9安装在旋钮端部并与玻璃容器4下方的开口相对，试样放置在工作电极9上，旋转通过旋钮使工作电极9向上或向下移动，将试样紧贴玻璃容器4下方的开口防止从该处漏水；参比电极、辅助电极、工作电
极9分别与电化学工作站6连接；
9.玻璃容器4内部用于盛装用于实验的菌液，玻璃容器4的上方和下方各设有一个接管口，通过软管和小型水泵与恒温水箱5连接，实现循环流动；
10.总电源7用于向超声波驱动电源2、小型水泵、恒温水箱5和电化学工作站6供电，
11.总电源7里安装时间继电器，用来控制实验时间，当实验达到所指定的时间时，恒温水箱5进液管和回液管停止工作，空蚀机停止工作，电化学工作站6停止工作。
12.本发明的有益效果：
13.本发明能够同时完成防污、防腐、抗气蚀的耦合实验，获得更加精确的实验参数，也可以完成其中一种或两种的耦合测试。
14.本发明结构简单，能够实现定时测试，使用方便。
附图说明
15.图1本发明中一种集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台结构图。
16.图2玻璃容器部分结构图。
具体实施方式
17.下面以具体实施例的形式对本发明技术方案做进一步解释和说明。
18.本实施例中一种集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台，主要包括：振动主机1、超声波驱动电源2、支撑升降架3、玻璃容器4、恒温水箱5、电化学工作站6和总电源7；
19.其中，振动主机1与超声波驱动电源2通过数据线相连，控制振动主机1的启停和振动频率；振动主机1固定安装在支撑升降架3上，可控制振动主机1的高度；
20.所述的玻璃容器4上方和下方分别开口，振动主机1从玻璃容器4上方开口插入，使振动主机1上的探头置于玻璃容器4内，参比电极和辅助电极也从玻璃容器4上方的开口插入玻璃容器4内；
21.玻璃容器4下方设有支撑架8，支撑架8上安装旋钮，工作电极9安装在旋钮端部并与玻璃容器4下方的开口相对，试样放置在工作电极9上，旋转通过旋钮使工作电极9向上或向下移动，将试样紧贴玻璃容器4下方的开口；参比电极、辅助电极、工作电极9分别与电化学工作站6连接；
22.玻璃容器4内部用于盛装用于实验的菌液、藻液或蛋白质溶液，玻璃容器4的上方和下方各设有一个接管口，通过软管和小型水泵与恒温水箱5连接，实现循环流动；
23.总电源7用于向超声波驱动电源2、小型水泵、恒温水箱5和电化学工作站6供电，
24.总电源7里安装时间继电器，用来控制实验时间，当实验达到所指定的时间时，恒温水箱5进液管和回液管停止工作，空蚀机停止工作，电化学工作站6停止工作。
25.试验方法及工作原理：
26.1)将含有涂层的试样放置于工作电极9上，旋转旋钮将工作电极9向上移动，使得试样紧贴玻璃容器4下方的开口，防止从该处漏水；
27.2)将振动主机1的探头通过烧杯的上方开口置于烧杯内部，调整支撑升降架3，使得振动主机1探头与试样具有合适的距离，用于抗空蚀测试；
28.3)将装有用于防污实验菌液、藻液或蛋白质溶液的恒温水箱5与玻璃容器4上的接
管口通过软管相连，从上方的接管口进液，从下方的接管口出液；
29.4)将辅助电极和参比电极分别插入玻璃容器4中；将电化学工作站6与辅助电极、参比电极和工作电极9相接，形成用于防腐测试的电化学回路；
30.5)打开总电源7后，依次开启恒温水箱5、小型水泵、超声波驱动电源2和电化学工作站6。
31.6)试验完毕之后先关闭超声波驱动电源2和电化学工作站6，之后在关闭恒温水箱5，待烧杯内的液体自动流入到恒温水箱5内，旋转旋钮将工作电极9向下移动，取出试样，完成全部测试。


技术特征：
1.一种集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台，其特征在于，该实验台主要包括：振动主机(1)、超声波驱动电源(2)、支撑升降架(3)、玻璃容器(4)、恒温水箱(5)、电化学工作站(6)和总电源(7)；其中，振动主机(1)与超声波驱动电源(2)通过数据线相连，控制振动主机(1)的启停和振动频率；振动主机(1)固定安装在支撑升降架(3)上，可控制振动主机(1)的高度；所述的玻璃容器(4)上方和下方分别开口，振动主机(1)从玻璃容器(4)上方开口插入，使振动主机(1)上的探头置于玻璃容器(4)内，参比电极和辅助电极也从玻璃容器(4)上方的开口插入玻璃容器(4)内；玻璃容器(4)下方设有支撑架(8)，支撑架(8)上安装旋钮，工作电极(9)安装在旋钮端部并与玻璃容器(4)下方的开口相对，试样放置在工作电极(9)上，旋转通过旋钮使工作电极(9)向上或向下移动，将试样紧贴玻璃容器(4)下方的开口防止从该处漏水；参比电极、辅助电极、工作电极(9)分别与电化学工作站(6)连接；玻璃容器(4)内部用于盛装用于实验的菌液，玻璃容器(4)的上方和下方各设有一个接管口，通过软管和小型水泵与恒温水箱(5)连接，实现循环流动；总电源(7)用于向超声波驱动电源(2)、小型水泵、恒温水箱(5)和电化学工作站(6)供电。2.根据权利要求1所述的集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台，其特征在于，用于实验的菌液包括：细菌液、藻液和蛋白质溶液。3.根据权利要求1所述的集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台，其特征在于，总电源(7)里安装时间继电器，用来控制实验时间，当实验达到所指定的时间时，小型水泵、恒温水箱(5)、振动主机(1)和电化学工作站(6)断开电源停止工作。4.根据权利要求1所述的集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台的测试方法，具体步骤如下：1)将含有涂层的试样放置于工作电极(9)上，旋转旋钮将工作电极(9)向上移动，使得试样紧贴玻璃容器(4)下方的开口，防止从该处漏水；2)将振动主机(1)的探头通过烧杯的上方开口置于烧杯内部，调整支撑升降架(3)，使得振动主机(1)探头与试样具有合适的距离，用于抗空蚀测试；3)将装有用于防污实验菌液、藻液或蛋白质溶液的恒温水箱(5)与玻璃容器(4)上的接管口通过软管相连，从上方的接管口进液，从下方的接管口出液；4)将辅助电极和参比电极分别插入玻璃容器(4)中；将电化学工作站(6)与辅助电极、参比电极和工作电极(9)相接，形成用于防腐测试的电化学回路；5)打开总电源(7)后，依次开启恒温水箱(5)、小型水泵、超声波驱动电源(2)和电化学工作站(6)。6)试验完毕之后先关闭超声波驱动电源(2)和电化学工作站(6)，之后在关闭恒温水箱(5)，待烧杯内的液体自动流入到恒温水箱(5)内，旋转旋钮将工作电极(9)向下移动，取出试样，完成全部测试。

技术总结
本发明提供了一种集防污、防腐和抗空蚀的多功能实验台，属于材料测试技术领域。防污、防腐和抗空蚀能力对涂层的寿命是综合性的影响，但目前仅存在单方面测试的设备，无法完成多项的耦合测试，本发明主要解决目前测试装置测试结果不够准确的问题。本发明实验台主要包括：振动主机、超声波驱动电源、支撑升降架、玻璃容器、恒温水箱、电化学工作站和总电源，能够同时完成防污、防腐、抗气蚀的耦合实验，获得更加精确的实验参数，也可以完成其中一种或两种的耦合测试。本发明结构简单，还能够实现定时测试，使用方便。使用方便。使用方便。


技术研发人员：田丽梅 田伟 徐浩然 于海涛
受保护的技术使用者：吉林大学威海仿生研究院
技术研发日：2022.09.16
技术公布日：2022/12/19