一种光触媒防腐涂层性能测试装置及方法与流程

1.本发明涉及金属腐蚀测试技术领域，具体涉及一种光触媒防腐涂层性能测试装置及方法。


背景技术：

2.我国东部沿海地区有绵长的海岸线，西部有沙漠、盐湖等恶劣环境，并含有环渤海湾地区和内盐湖盐渍土以及某些工业快速地区发展所带来的大气污染等，使长期运行在自然环境下的导线、金具、杆塔、大型设备及其他金属构筑物等受到严重腐蚀破坏。当腐蚀对构件材料性能的削弱积累到一定程度，或当自然环境出现极端恶化时(如冰雪、台风等)，将导致上述设备及构件的突发性失效，极大地影响其安全运行水平。因此，全面开展金属构件和设备材料环境腐蚀研究，开发并应用新型耐腐蚀材料和防护技术，开发金属材料腐蚀检测和评价技术，大幅度提高金属材料耐腐蚀性能，是上述设备安全可靠运行的必要保障。
3.目前，全球范围都在积极开展金属构件材料的环境腐蚀研究，积累基础腐蚀数据，开发快速检测评价技术，力求针对不同环境腐蚀条件配备针对性更强的防护技术体系；开发新型防护材料和表面处理涂层技术，以满足在役金属设备高性能长寿命的运行需求，这也是今后的主要发展方向。其中，光触媒防腐涂层以其独有的防腐特点及优势，成为了继传统防腐涂层研究后又一重要的研究方向。
4.由于光触媒防腐涂层研究属新兴方向，对于其防腐性能的测试尚无专用的装置及方法。为此，研究开发一种可以模拟光触媒防腐涂层真实运行环境的腐蚀性能测试装置及其方法，用于在实验室模拟光触媒防腐涂层性能试验研究，从而探索其腐蚀机理及防护方法，是目前急待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种光触媒防腐涂层性能测试装置及方法。
6.本发明的技术解决方案如下：
7.一种光触媒防腐涂层性能测试装置，包括电化学测试系统和一密封且设置有保温层的箱体，所述箱体内设置有支架，所述支架上设置有容纳有腐蚀介质的实验盒，所述实验盒用于容纳电化学体系或腐蚀试片以及电化学测试系统的工作电极和参比电极，所述电化学体系或腐蚀试片与电化学测试系统连接而能够进行电化学性能测试或者腐蚀周期测试。
8.优选地，还包括控制装置和信息采集装置，所述箱体内设置有照度传感器和光照强度可调节的光源，所述控制装置的控制端通过一电磁开关与光源的受控端连接而能够对光源进行控制，所述信息采集装置的采集端与照度传感器连接而能够采集照度传感器的反馈信号，所述信息采集装置的输出端与控制装置连接而能够将采集的照度传感器的反馈信号传输至控制装置，所述控制装置能够根据照度传感器的反馈信号对光源的光照强度进行调整。
9.优选地，所述箱体内壁覆盖有反光板。
10.优选地，所述箱体内还设置有加热器和温度传感器，所述加热器设置在实验盒的下方，所述控制装置的控制端通过一电磁开关与加热器的受控端连接而能够对加热器进行控制，所述信息采集装置的采集端与温度传感器连接而能够采集温度传感器的反馈信号并传输至控制装置，所述控制装置能够根据温度传感器的反馈信号对加热器进行控制。
11.优选地，当所述温度传感器的反馈信号为箱体内的温度低于设定的阀值范围时，所述控制装置控制加热器开始工作；当所述温度传感器的反馈信号为箱体内的温度达到设定的阀值范围时，所述控制装置控制加热器停止工作。
12.优选地，还包括远程控制端和数据传输装置，所述远程控制端通过数据传输装置与控制装置和信息采集装置连接而能够对光源和加热器进行控制。
13.一种光触媒防腐涂层性能测试方法，包括以下步骤：
14.向箱体中的实验盒内注入腐蚀介质，将电化学体系或腐蚀试片置于所述腐蚀介质中，并将电化学体系或腐蚀试片与电化学测试系统进行连接；将电化学测试系统的工作电极和参比电极置于所述腐蚀介质中，通过电化学测试系统对电化学体系或腐蚀试片进行电化学参数测试；或在腐蚀周期结束后，取出电化学体系或腐蚀试片进行相关腐蚀参数分析。
15.优选地，还包括：
16.在箱体内设置光源和照度传感器，预先设定好光源的光照强度，根据照度传感器的反馈信息对光源的光照强度进行调整，以使光源的光照强度在设定的阈值范围内。
17.优选地，还包括：
18.在箱体内设置加热器和温度传感器，预先设定好加热器的加热温度，根据温度传感器的反馈信息对加热器进行调整；
19.当所述温度传感器的反馈信号为箱体内的温度低于设定的阀值范围时，加热器开始工作；当所述温度传感器的反馈信号为箱体内的温度达到设定的阀值范围时，加热器停止工作。
20.本发明至少具有以下有益效果之一：
21.1、本发明中的一种光触媒防腐涂层性能测试装置能够模拟腐蚀环境，通过在实验盒注入模拟腐蚀介质，将研究用电化学体系或腐蚀试片置于上述腐蚀介质中，直接通过电化学测试系统进行电化学参数测试；或在腐蚀周期结束后取出试片进行相关腐蚀参数分析，即可完成防腐涂层性能测试。并且，本发明还在箱体内设置温度传感器、照度传感器、光源和加热器，以模拟光照、温度等腐蚀环境的功能，具有操作简单，自动化程度高等优点。
22.2、本发明的一种光触媒防腐涂层性能测试方法能够模拟光照、温度等腐蚀环境，能直接进行电化学相关测试，对涂层的防腐性能进行测试，测试方法简单。
附图说明
23.图1是本发明一种光触媒防腐涂层性能测试装置的结构示意图；
24.图中标示：1、远程控制端；2、数据传输装置；3、控制装置；4、信息采集装置；5、电化学测试系统；；501、工作电极；502、参比电极；6、测试孔；7、温度传感器；8、照度传感器；9、光源；10、箱体；11、反光板；12、实验盒；13、电化学体系或腐蚀试片；14、支架；15、加热器；16、电磁开关。
25.图2为实施例2中的某光触媒防腐涂层的金属试片光照条件下的tafel曲线图。
具体实施方式
26.下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.实施例1
30.如图1所示，本实施例提供一种光触媒防腐涂层性能测试装置，包括一个密封且设置有保温层的箱体10，箱体10内设置有支架14，在支架14上设置有实验盒12，实验盒12内注入腐蚀介质，在腐蚀介质内布设有电化学体系或腐蚀试片13，电化学体系或腐蚀试片13与电化学测试系统5连接，具体地，电化学测试系统5设置在箱体10，箱体10上设置有测试孔6，电化学测试系统5测试线穿过测试孔与实验盒12中电化学体系连接，用于测试研究对象的电化学参数。电化学测试系统5的工作电极501和参比电极502也置于腐蚀介质中，直接进行电化学性能测试，用于测试金属电极在不同光照条件下的电化学反应过程，工作电极501是研究对象，参比电极502的主要作用是测量电池电动势，计算电极电位的基准。或者腐蚀周期，结束后取出腐蚀试片进行相关腐蚀参数分析。
31.在箱体10顶部设置强度可调的光源9和照度传感器8，光源9的光照强度根据设定值和照度传感器8的反馈信号进行相应调整并保持，并在箱体10内壁覆盖反光板11，使得箱体10空间各角度光照均衡，以模拟光照强度。
32.在箱体10内的支架14下方设置有加热器15，箱体10上方设置温度传感器7。通过温度传感器7的反馈信号，探测到箱体10内温度低于设定的阀值范围时，加热器15开始工作，当达到阈值温度时，加热器15停止工作，实现箱体10环境温度保持恒定的效果，以模拟温度。
33.为了实现控制上述各个器件，还包括远程控制端1、数据传输装置2、控制装置3、信息采集装置4。
34.控制装置3与远程控制端1和信息采集装置4连接，控制装置3的控制端与相应电磁开关16的受控端连接；通过上述控制系统获得光照强度模拟系统、温度模拟系统。具体而
言，所述控制装置3的控制端通过电磁开关16与光源9的受控端连接而能够对光源9进行控制，所述信息采集装置4的采集端与照度传感器8连接而能够采集照度传感器8的反馈信号。所述控制装置3的控制端通过一电磁开关与光源9的受控端连接而能够对光源9进行控制，所述信息采集装置4的采集端与照度传感器8连接而能够采集照度传感器8的反馈信号，所述信息采集装置4的输出端与控制装置3连接而能够将采集的照度传感器8的反馈信号传输至控制装置3，所述控制装置3能够根据照度传感器8的反馈信号对光源9的光照强度进行调整。
35.所述远程控制端1通过数据传输装置2与控制装置3和信息采集装置4连接而能够对光源9和加热器15进行控制。所述数据传输装置2基于4g或wifi的无线数据传输原理，数据可远传至中控室或技术人员办公室进行试验过程的监视、控制及历史数据的存储。
36.信息采集装置4的信号采集端与照度传感器8连接，采集照度传感器的参数，然后将所述器件的参数显示于至远程控制端1或通过数据传输装置2输出到中控室或技术人员办公室进行试验过程的监视、控制及历史数据的存储。远程控制端1还能够通过控制装置3的控制端通过相应的电磁开关16与光源的受控端、加热器的受控端连接，根据写入的控制策略进行光源和加热器的“启/停”动作，从而获得光照强度模拟系统和温度模拟系统。
37.本实施例还提供一种光触媒防腐涂层性能测试方法，包括以下步骤：
38.向箱体10中的实验盒12内注入腐蚀介质，将电化学体系或腐蚀试片13置于所述腐蚀介质中，并将电化学体系或腐蚀试片13与电化学测试系统5进行连接；将电化学测试系统5的工作电极501和参比电极502置于所述腐蚀介质中，通过电化学测试系统5对电化学体系或腐蚀试片13进行电化学参数测试；或在腐蚀周期结束后，取出电化学体系或腐蚀试片13进行相关腐蚀参数分析。
39.在箱体10内设置光源9和照度传感器8，通过远程控制端1预先设定好光源9的光照强度，启动光照供电回路，根据照度传感器8的反馈信息对光源9的光照强度进行调整，以使光源9的光照强度在设定的阈值范围内，使得箱体1内保持相对恒定的光照强度，为光触媒防腐涂层提供光照环境。
40.在箱体10内设置加热器15和温度传感器7，预先设定好加热器15的加热温度，根据温度传感器7的反馈信息对加热器15进行调整；当所述温度传感器7的反馈信号为箱体10内的温度低于设定的阀值范围时，加热器15开始工作；当所述温度传感器7的反馈信号为箱体10内的温度达到设定的阀值范围时，加热器15停止工作，不再继续加热，以保持箱体1内及实验盒12内腐蚀介质保持恒定的温度环境。
41.实现模拟光照、温度等腐蚀环境的功能，并能直接进行电化学相关测试。具有操作简单，自动化程度高等优点。
42.实施例2
43.本实施例根据实施例1的方案，给出具体的应用案例，即采用上述的一种光触媒防腐涂层性能测试装置和方法对某光触媒防腐涂层的性能进行测试，其中，光源9的光照强度为100000lux，加热器15的加热温度为25
±
2℃，通过电化学测试系统5测试该光触媒防腐涂层的电压和电流以及电流变化，并对该光触媒防腐涂层进行相关腐蚀参数分析。
44.该光触媒防腐涂层的电压和电流以及电流变化结果如表1所示，该光触媒防腐涂层的金属试样光照下的tafel曲线如图1所示：
45.表1某光触媒防腐涂层的光电防腐效果随光照时间关系
46.光照时间
△
t(min)电压(v)电流(a/cm2)电压变化(v)0-0.35264-2.89
×
10-7
/10-0.484561.60
×
10-7
0.1319230-0.512411.78
×
10-7
0.1597760-0.59944-1.52
×
10-8
0.2468
47.由表1可以看出，该光触媒防腐涂层具有很好的光电化学防腐效果，光电化学防腐层的防腐效果具有时间效应，随着光照时间的加长，试样的腐蚀电位会不断下降，最多可达约0.25v。由图1可以看出，在光照停止后，这种防腐效果还可以保持较长的时间。由此表明，采用实施例1中的测试装置和方法能够对光触媒防腐涂层的性能进行测试。
48.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。