一种测定海洋大气环境下气相缓蚀剂的电化学测试装置

1.本发明涉及电化学测试装置技术领域，具体地说，涉及一种测定海洋大气环境下气相缓蚀剂的电化学测试装置。


背景技术：

2.在电化学体系中，当外加电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化；在电极的极化引发的电极反应中，电极电位随电流密度的变化关系曲线，称为极化曲线，其测量及研究都是电极反应动力学的重要内容。极化曲线的研究在金属防腐和材料的环境适应性等领域有广泛研究；
3.通常条件下，极化曲线的测量使用三电极体系，包括与待测金属采量构成的工作电极(we)、与工作电极构成回路，用以形成对研究电极极化的称为辅助电极(ce)和作为测量和研究电势的比较标准的参比电极(re)；
4.三电极体系以及极化曲线测量技术的应用，对于金属防腐实验有着重要意义，对于在薄液层下的金属进行电化学测试，用以研究大气腐蚀规律，进而评价气相缓蚀剂对于在潮大气、湿大气等条件下对金属的保护效果；
5.授权公告号为cn216900143u的实用新型专利公开了一种气相缓蚀剂成膜及腐蚀实验装置，其包括试样、广口瓶、药剂盛放皿、电化学工作站、计算机、尾气处理罐和气瓶。其中试样通过挂钩放入气相区，并且通过导线与电化学工作站连接；
6.授权公告号为cn206945511u的实用新型专利公开了一种气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，属于金属腐蚀抑制技术领域。其包括密闭容器、acm电极、药剂盛放皿、电化学工作站、计算机、尾气处理罐和气瓶。其中acm电极由若干个腐蚀钢片依次叠放而成，在相邻的腐蚀钢片之间用绝缘片隔开，奇数腐蚀钢片、偶数腐蚀钢片之间分别焊通，通过环氧树脂整体封胶；支架将acm电极放入密闭容器内的气相区，通过药剂盛放皿向密闭容器内通入腐蚀介质溶液。该实用新型装置可模拟可变温度、气体溶解及一般实验条件，并能通过动电位极化法、交流阻抗法等电化学方法计算缓蚀剂的缓蚀效率；
7.虽然上述技术方案具有结构简单，操作方便，测试速度快，数据准确可靠等优点，可应用于气相缓蚀剂的效果评价的优点，但是该技术方案在具体使用时，使用常规的三电极体系进行测试操作时，由于工作电极(we)、辅助电极(ce)和参比电极(re)之间的间距过大，三电极之间的溶液电阻会影响极化曲线的测定，使测试结果失真，影响数据的准确性，给使用者带来不便。鉴于此，我们提出了一种测定海洋大气环境下气相缓蚀剂的电化学测试装置。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种测定海洋大气环境下气相缓蚀剂的电化学测试装置，以解决上述背景技术中提出的常规的电化学测试装置在使用时，三电极之间的溶液电阻会影响极化曲线的测定，使测试结果失真，影响数据准确性的缺陷。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
10.一种测定海洋大气环境下气相缓蚀剂的电化学测试装置，包括透明观察罩，所述透明观察罩的顶面上通过铰链铰接有透明盖板，所述透明观察罩的内部设置有测试腔室，所述测试腔室内设置有用于对气相缓蚀剂在潮大气、湿大气条件下对金属保护测试效果的缓蚀剂电化学测试组件。
11.作为本发明的优选，所述透明观察罩的底部固定安装有导热板，所述导热板的底部固定安装有底座，所述底座的内壁上固定安装有多个等间距排列的加热棒，所述加热棒用于对透明观察罩内进行加热操作，便于利用加热棒工作，实现增加测试腔室内的温度。
12.作为本发明的优选，所述测试腔室的腔壁上固定安装有用于测量温度和湿度的温湿度计，便于利用温湿度计来测量测试腔室中的温度和湿度。
13.作为本发明的优选，所述透明盖板的表面固定安装有密封垫，通过设置的密封垫，能够提高透明盖板与透明盖板之间的密封效果。
14.作为本发明的优选，所述透明观察罩的顶面和所述透明盖板均呈向下倾斜30度至60度设置，使水汽附着在透明盖板上形成水珠后能够顺着透明盖板的底面继续滴落至测试腔室内。
15.作为本发明的优选，所述透明观察罩上设置有甘油添加装置，所述甘油添加装置包括设置在所述透明观察罩一侧的微型计量泵，所述微型计量泵的出油端管体上固定安装有出油管，所述出油管的末端固定安装在所述透明观察罩上并与所述测试腔室内部相连通，所述微型计量泵的进油端管体上固定安装有进油管，所述进油管的末端固定安装有存储罐，所述存储罐的顶面上通过铰链铰接有顶盖，便于利用微型计量泵工作，实现朝着测试腔室内添加甘油，利用甘油来控制测试腔室内的湿度。
16.作为本发明的优选，所述缓蚀剂电化学测试组件包括放置在所述测试腔室内的存储筒，所述存储筒的顶端设置有密封盖，所述密封盖的顶面上固定安装有由待测金属采量构成的工作电极和与工作电极构成回路、用于形成对研究电极极化的辅助电极，所述存储筒上固定安装有作为测量和研究电势比较标准的参比电极，所述密封盖的顶面上固定安装有与所述存储筒内部相连通的中心孔，所述存储筒内存储有饱和kcl溶液，所述中心孔内设置有饱和kcl凝胶盐桥，工作电极与辅助电极和参比电极之间的距离为0.3mm至0.6mm之间，便于在使用时，将工作电极和辅助电极通过工作电极和辅助电极表面形成的薄液层连接从而导通形成闭合回路，在中心孔内加注饱和kcl凝胶以作盐桥使用，能够将工作电极工作面上的薄液层与参比电极连通，形成薄液层-kcl凝胶盐桥-饱和kcl溶液-参比电极的连通回路，进行电化学测试操作。
17.作为本发明的优选，所述测试腔室的腔壁上固定安装有用于对工作电极表面生成的薄液层厚度进行测量的薄液层厚度测量组件，所述薄液层厚度测量组件包括千分尺，所述千分尺上固定安装有铂丝探针，方便在使用时，通过导线连接工作电极与千分尺上的铂丝探针、外加万用表形成回路，当工作电极的表面形成薄液层后，通过转动千分尺刻度，将铂丝探针从工作电极表面的薄液层上脱离，同时观察万用表示数，当铂丝探针不接触工作电极表面的薄液层时形成断路，记录千分尺读数即为所制薄液层厚度。
18.作为本发明的优选，所述薄液层厚度测量组件还包括固定安装在所述测试腔室腔壁上的支撑板，所述支撑板的底面上固定安装有电动推杆，所述电动推杆的伸缩轴末端固
定安装有矩形板，所述千分尺通过紧固螺丝固定安装在所述矩形板上，便于利用支撑板和电动推杆实现对千分尺进行支撑操作，同时也方便在需要的时候，利用电动推杆来调整千分尺和千分尺上的铂丝探针的高度。
19.作为本发明的优选，所述铂丝探针位于所述工作电极的正上方，利于铂丝探针向下接触到工作电极表面的薄液层进行测量操作。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、本发明通过设置的辅助电极、工作电极和参比电极之间的距离在0.3mm至0.6mm之间，使辅助电极、工作电极和参比电极之间相互靠近，在使用时，可以忽略溶液电阻的影响，使利用辅助电极、工作电极和参比电极进行测试操作时的结果更加准确，精度更高，方便使用，解决了常规的三电极体系进行测试操作时，由于工作电极、辅助电极和参比电极之间的间距过大，三电极之间的溶液电阻会影响极化曲线的测定，使测试结果失真，影响数据的准确性，给使用者带来不便的问题。
22.2、本发明通过设置的薄液层厚度测量组件，保证在使用时，能够利用千分尺、铂丝探针和万用表来测量工作电极表面形成的薄液层的厚度，无需人工控制薄液层厚度并进行测量，方便使用。
23.3、本发明通过设置的甘油添加装置，便于朝着测试腔室内添加甘油来控制测试腔室内的湿度，另外通过设置的加热棒，能够控制测试腔室内的温度，来模拟不同海洋大气环境的海洋大气腐蚀，为其机理研究提供依据，方便使用。
附图说明
24.图1为本发明的整体结构示意图；
25.图2为本发明的爆炸结构示意图；
26.图3为本发明缓蚀剂电化学测试组件的结构示意图；
27.图4为本发明薄液层厚度测量组件的结构示意图；
28.图5为本发明缓蚀剂电化学测试组件的剖视图。
29.图中各个标号的意义为：
30.1、透明观察罩；10、测试腔室；11、导热板；12、底座；121、加热棒；13、温湿度计；14、透明盖板；141、密封垫；
31.2、甘油添加装置；20、微型计量泵；21、出油管；22、进油管；23、存储罐；24、顶盖；
32.3、缓蚀剂电化学测试组件；30、存储筒；31、密封盖；32、辅助电极；33、工作电极；34、中心孔；35、参比电极；
33.4、薄液层厚度测量组件；40、支撑板；41、电动推杆；411、矩形板；42、千分尺；43、铂丝探针。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.请参阅图1-图5，本发明提供一种技术方案：一种测定海洋大气环境下气相缓蚀剂的电化学测试装置，包括透明观察罩1，透明观察罩1的顶面上通过铰链铰接有透明盖板14，透明观察罩1和透明盖板14均为透明材质，方便从外界对透明观察罩1内进行观察操作；
36.具体的，透明观察罩1的内部设置有测试腔室10，测试腔室10内设置有用于对气相缓蚀剂在潮大气、湿大气条件下对金属保护测试效果的缓蚀剂电化学测试组件3，缓蚀剂电化学测试组件3包括放置在测试腔室10内的存储筒30，存储筒30的顶端筒体上螺纹连接有密封盖31，密封盖31的顶面上固定安装有由待测金属采量构成的工作电极33和与工作电极33构成回路、用于形成对研究电极极化的辅助电极32，存储筒30上固定安装有作为测量和研究电势比较标准的参比电极35，密封盖31的顶面上固定安装有与存储筒30内部相连通的中心孔34，存储筒30内存储有饱和kcl溶液，中心孔34内设置有饱和kcl凝胶盐桥，工作电极33与辅助电极32和参比电极35之间的距离为0.3mm至0.6mm之间，便于在使用时，将工作电极33和辅助电极32通过工作电极33和辅助电极32表面形成的薄液层连接从而导通形成闭合回路，在中心孔34内加注饱和kcl凝胶以作盐桥使用，能够将工作电极33工作面上的薄液层与参比电极35连通，形成薄液层-kcl凝胶盐桥-饱和kcl溶液-参比电极35的连通回路，进行电化学测试操作，且由于工作电极33与辅助电极32和参比电极35之间的距离为0.3mm至0.6mm之间，该距离较近，能够忽略溶液电阻对极化曲线测定的影响，利于保证测试精度，方便使用。
37.本实施例中，透明观察罩1的底部固定安装有导热板11，导热板11为导热钢板材质，导热板11的底部固定安装有底座12，底座12的内壁上固定安装有多个等间距排列的加热棒121，加热棒121用于对透明观察罩1内进行加热操作，便于利用加热棒121工作，实现增加测试腔室10内的温度，且加热棒121为温控型电加热棒，温控型电加热棒能够控制温度，利于及时调控测试腔室10内的温度，且温控型电加热棒为现有的常规技术，在此不再赘述。
38.具体的，测试腔室10的腔壁上固定安装有用于测量温度和湿度的温湿度计13，便于利用温湿度计13来测量测试腔室10中的温度和湿度，且温湿度计13为现有的常规技术，在此不再赘述。
39.进一步的，透明盖板14的表面固定安装有密封垫141，将透明盖板14合上后，密封垫141压紧在透明观察罩1的顶面上，通过设置的密封垫141，能够提高透明盖板14与透明盖板14之间的密封效果。
40.此外，透明观察罩1的顶面和透明盖板14均呈向下倾斜30度至60度设置，使水汽附着在透明盖板14上形成水珠后能够顺着透明盖板14的底面继续滴落至测试腔室10内。
41.值得说明的是，透明观察罩1上设置有甘油添加装置2，甘油添加装置2包括设置在透明观察罩1一侧的微型计量泵20，微型计量泵20的出油端管体上固定安装有出油管21，出油管21的末端固定安装在透明观察罩1上并与测试腔室10内部相连通，微型计量泵20的进油端管体上固定安装有进油管22，进油管22的末端固定安装有存储罐23，存储罐23的顶面上通过铰链铰接有顶盖24，便于利用微型计量泵20工作，实现朝着测试腔室10内添加甘油，由于甘油能够从空气中吸收潮气，利于利用甘油来控制测试腔室10内空气中的湿度。
42.本实施例中，测试腔室10的腔壁上固定安装有用于对工作电极33表面生成的薄液层厚度进行测量的薄液层厚度测量组件4，薄液层厚度测量组件4包括千分尺42，千分尺42的尺体上一体成型有铂丝探针43，方便在使用时，通过导线连接工作电极33与千分尺42上
的铂丝探针43、外加万用表形成回路，当工作电极33的表面形成薄液层后，通过转动千分尺刻度，将铂丝探针43从工作电极33表面的薄液层上脱离，同时观察万用表示数，当铂丝探针43不接触工作电极33表面的薄液层时形成断路，记录千分尺42读数即为所制薄液层厚度。
43.具体的，薄液层厚度测量组件4还包括固定安装在测试腔室10腔壁上的支撑板40，支撑板40的底面上固定安装有电动推杆41，电动推杆41的伸缩轴末端固定安装有矩形板411，千分尺42通过紧固螺丝固定安装在矩形板411上，便于利用支撑板40和电动推杆41实现对千分尺42进行支撑操作，同时也方便在需要的时候，利用电动推杆41来调整千分尺42和千分尺42上的铂丝探针43的高度；铂丝探针43位于工作电极33的正上方，利于铂丝探针43向下接触到工作电极33表面的薄液层进行测量操作。
44.值得说明的是，本实施例中的微型计量泵20为现有的常规技术，在此不再赘述。
45.最后，需要说明的是，本发明的工作电极33、辅助电极32和参比电极35等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，在本装置的空闲处，将上述中所有电器件，其指代动力元件、电器件以及适配的控制器和电源通过导线进行连接，具体连接手段应参考本发明中的工作原理，各电器件之间按照先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段均为本领域公知技术。
46.本发明的测定海洋大气环境下气相缓蚀剂的电化学测试装置在使用时，首先朝着测试腔室10内添加适量海水和气相缓蚀剂，接着将缓蚀剂电化学测试组件3置于测试腔室10内，并在中心孔34内加注饱和kcl凝胶以作盐桥使用，再盖上透明盖板14，接着根据温湿度计13上显示的数字了解测试腔室10内的具体温度和湿度，温度不够时，可以将加热棒121接通外界电源并使其工作，利用加热棒121工作，实现对测试腔室10内进行升温操作，湿度较大时，可以将微型计量泵20接通外接电源并使其工作，微型计量泵20工作，实现将存储罐23内的甘油输送至测试腔室10内，由于甘油能够从空气中吸收潮气，能够利用甘油来控制测试腔室10内空气中的湿度，使测试腔室10内的温度和湿度能够达到要求；
47.随着测试腔室10内的气相缓蚀剂挥发后，测试腔室10内的气相缓蚀剂挥发的缓蚀分子会附着在金属表面用以保护金属免受腐蚀，在整个测试腔室10的封闭环境中，缓蚀剂分子与海水水汽充满整个测试环境，能够在工作电极33的表面均匀形成带有气相缓蚀剂分子的薄液层；
48.再进行测试操作，操作步骤如下，首先将工作电极33通过导线连接到外界恒电位仪的工作电极输入端w，将辅助电极32通过底部导线与外界恒电位仪的输入端c连接，再将参比电极35通过导线连接到外界参比电极的输入端r，由于存储筒30内盛装有饱和kcl溶液，且工作电极33和辅助电极32之间距离较近，工作电极33和辅助电极32能够通过工作电极33和辅助电极32表面形成的薄液层连接从而导通形成闭合回路，工作电极33工作面上的薄液层与参比电极35连通，形成薄液层-kcl凝胶盐桥-饱和kcl溶液-参比电极35的连通回路，接着用恒电位仪进行电流极化，测量其工作电极的电位，获得极化曲线的一个状态点，接着改变极化电流密度，重复上述步骤，每改变一次极化电流密度测定一个工作电极电位，并获得一个极化状态点，将上述获得的多个状态点平滑连接，绘制出极化曲线。
49.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明
的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。