專利名稱：一種研究磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料腐蝕研究技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是提供了ー種可調(diào)節(jié)加載磁場(chǎng)大小和方向的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，用以研究磁場(chǎng)載荷下的金屬電化學(xué)行為。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，電子元器件的集成化和微型化進(jìn)ー步提升，電エ用鋼的使用也日趨廣泛。電子器件和電エ用鋼多在電場(chǎng)和磁場(chǎng)環(huán)境下工作，而電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)金屬腐蝕過程有明顯影響，通常會(huì)加速腐蝕過程中離子的遷移，促進(jìn)腐蝕的發(fā)展。磁場(chǎng)的的影響主要起源于溶液中的離子在電場(chǎng)カ和洛倫茲力共同作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而引起電極表面液層的擾動(dòng)，加強(qiáng)了液相對(duì)流，促使電極附近積累的金屬離子與溶劑相互作用的產(chǎn)物向溶液體相擴(kuò)散，從而影響金屬的溶解行為，因此磁場(chǎng)載荷下的金屬腐蝕行為成為研究熱點(diǎn)。
電化學(xué)方法是研究金屬腐蝕行為的有力手段，開展磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為的研究對(duì)于研究磁場(chǎng)載荷下的金屬腐蝕行為有重要意義。目前實(shí)驗(yàn)室手段主要通過外加永磁鐵的方式加載磁場(chǎng)，但此方式只能提供単一方向單ー強(qiáng)度的磁場(chǎng)，遠(yuǎn)不能滿足金屬電化學(xué)行為研究對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)方向等因素變化的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種研究磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，解決以往設(shè)備使用過程中磁場(chǎng)強(qiáng)度不可調(diào)、磁場(chǎng)方向不可調(diào)的問題，實(shí)現(xiàn)ー種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧方便、磁場(chǎng)可控的研究磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。本發(fā)明包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、電化學(xué)反應(yīng)池和電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、電化學(xué)反應(yīng)池和電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)；所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置由可變脈沖兼恒壓恒流電源(I)、電エ銅線圈(2)、電エ鐵芯(3)、磁場(chǎng)上臂(4)、磁場(chǎng)下臂(5)、可動(dòng)立柱(6)、風(fēng)扇(7)、底座⑶和特斯拉計(jì)(9)組成，所述的電エ銅線圈⑵繞在電エ鐵芯⑶上，可變脈沖兼恒壓恒流電源⑴與電エ銅線圈⑵相連接，磁場(chǎng)上臂(4)、磁場(chǎng)下臂(5)、可動(dòng)立柱(6)與電エ鐵芯(3)相連接，特斯拉計(jì)(9)的探頭位于磁場(chǎng)下臂(5)和可動(dòng)立柱(6)構(gòu)成的兩磁極之間，螺栓(10)連接磁場(chǎng)上臂(4)與可動(dòng)立柱￠);所述的電化學(xué)反應(yīng)池由電解池(11)及上蓋(12)、參比電極(13)、輔助電極(14)和樣品臺(tái)(15)組成，電解池上蓋(12)位于電解池(11)上端，電解池上蓋(12)中心設(shè)有方形孔(16)，旁邊設(shè)有參比電極插孔(17)、輔助電極插孔(18)和工作電極插孔(19)，工作電極、參比電極和輔助電極構(gòu)成電化學(xué)測(cè)試所需的三電極體系，并分別引出導(dǎo)線與電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的相應(yīng)端ロ相連；所述的電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)由恒電位儀、恒電流儀及數(shù)字信號(hào)發(fā)生和采集系統(tǒng)組成，可供交流阻抗及極化曲線等電化學(xué)信息的采集。本發(fā)明是ー種研究磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為的專用實(shí)驗(yàn)裝置，能夠替代現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)和ISO標(biāo)準(zhǔn)中的磁場(chǎng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)要求。與傳統(tǒng)的永磁鐵加載磁場(chǎng)裝置相比具有參數(shù)可控、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為磁場(chǎng)發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意2為電化學(xué)反應(yīng)池主視3為電化學(xué)反應(yīng)池俯視4為磁場(chǎng)影響下示例曲線其中，可變脈沖兼恒壓橫流電源(I)、電エ銅線圈(2)、電エ鐵芯(3)、磁場(chǎng)上臂
(4)、磁場(chǎng)下臂(5)、可動(dòng)立柱(6)、風(fēng)扇(7)、底座(8)、特斯拉計(jì)(9)、螺栓(10)、電解池
(11)及上蓋(12)、參比電極(13)、輔助電極(14)、樣品臺(tái)(15)、方形孔(16)、參比電極插孔(17)、輔助電極插孔(18)、工作電極插孔(19)、工作電極(20)
具體實(shí)施例方式圖I、圖2和圖3為本發(fā)明的一種實(shí)施方式。本發(fā)明包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、電化學(xué)反應(yīng)池和電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。磁場(chǎng)發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，電エ銅線圈(2)緊密均勻繞在電エ鐵芯(3)上，可變脈沖兼恒壓恒流電源(I)與電エ銅線圈(2)相連接，利用電磁感應(yīng)原理在電エ鐵芯(3)上下兩端形成磁場(chǎng)的兩極，磁場(chǎng)經(jīng)磁場(chǎng)上臂(4)、可動(dòng)立柱(6)和磁場(chǎng)下臂(5)在特斯拉計(jì)(9)處形成相對(duì)磁極，特斯拉計(jì)(9)的探頭用以測(cè)量加載磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。通過調(diào)節(jié)可變脈沖兼恒壓恒流電源(I)，可以為電エ銅線圈(2)提供不同大小和方向的電流，從而產(chǎn)生可變磁場(chǎng)。通過旋轉(zhuǎn)螺栓(10)控制可動(dòng)立柱(6)升降，調(diào)節(jié)兩磁極間的距離。電化學(xué)反應(yīng)池位于可動(dòng)立柱(6)和磁場(chǎng)下臂(5)構(gòu)成的兩磁極之間，可動(dòng)立柱(6)穿過電解池上蓋(12)的方形孔(16)，與樣品臺(tái)(15)接近，以便靠近工作電極。參比電扱、輔助電極和工作電極的導(dǎo)線通過參比電極插孔(17)、輔助電極插孔(18)和工作電極插孔
(19)與電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的相應(yīng)端ロ相連，供交流阻抗及極化曲線等電化學(xué)信息的采集。實(shí)施例表I為實(shí)施例中磁場(chǎng)發(fā)生裝置線圈的相關(guān)參數(shù)，圖4為實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)得的黃銅在0. IMNaHSO3溶液中的極化曲線，可以看出IOOmT的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以明顯影響黃銅極化過程中的陰極和陽極電流密度。表I
線圈截面「64*100
線徑(mn)2
匝數(shù)(匝)32*50=1600
長(zhǎng)度(m)412
重量(kg)13.83電阻(ohm)I" 2. 47
(熱)功率(w)121.03 20mm間距平均磁感應(yīng)強(qiáng)度(T) 0. 38這里盡力提醒注意的是上述說明中涉及的實(shí)例中的各個(gè)部件只是首選實(shí)例的一種設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主要考慮了便于加工和降低成本。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了ー種研究磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，適合于材料腐蝕研究等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種研究磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征為包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、電化學(xué)反應(yīng)池和電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)；所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置由可變脈沖兼恒壓恒流電源(I)、電工銅線圈(2)、電工鐵芯(3)、磁場(chǎng)上臂(4)、磁場(chǎng)下臂(5)、可動(dòng)立柱(6)、風(fēng)扇(7)、底座(8)和特斯拉計(jì)(9)組成，所述的電工銅線圈(2)繞在電工鐵芯(3)上，可變脈沖兼恒壓恒流電源⑴與電工銅線圈⑵相連接，磁場(chǎng)上臂(4)、磁場(chǎng)下臂(5)、可動(dòng)立柱(6)與電工鐵芯(3)相連接，特斯拉計(jì)(9)的探頭位于磁場(chǎng)下臂(5)和可動(dòng)立柱(6)構(gòu)成的兩磁極之間，螺栓(10)連接磁場(chǎng)上臂(4)與可動(dòng)立柱￠);所述的電化學(xué)反應(yīng)池由電解池(11)及上蓋(12)、參比電極(13)、輔助電極(14)和樣品臺(tái)(15)組成，電解池上蓋(12)位于電解池(11)上端，電解池上蓋(12)中心設(shè)有方形孔(16)，旁邊設(shè)有參比電極插孔(17)、輔助電極插孔(18)和工作電極插孔(19)，工作電極、參比電極和輔助電極構(gòu)成電化學(xué)測(cè)試所需的三電極體系，并分別引出導(dǎo)線與電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的相應(yīng)端口相連；所述的電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)由恒電位儀、恒電流儀及數(shù)字信號(hào)發(fā)生和采集系統(tǒng)組成，可供交流阻抗及極化曲線等電化學(xué)信息的采集。
全文摘要
本發(fā)明一種研究磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，提供了一種可調(diào)節(jié)加載磁場(chǎng)大小和方向的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置和方法，用以研究磁場(chǎng)載荷下的金屬電化學(xué)行為。本發(fā)明包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、電化學(xué)反應(yīng)池和電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)電源，控制磁場(chǎng)發(fā)生裝置提供不同方向、不同強(qiáng)度的單一或交變磁場(chǎng)載荷，為電化學(xué)反應(yīng)池在可控磁場(chǎng)環(huán)境下測(cè)試提供準(zhǔn)確載荷，三電極體系與電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)相連可實(shí)現(xiàn)交流阻抗、極化曲線等電化學(xué)信息的采集，可以滿足磁場(chǎng)載荷下金屬電化學(xué)行為研究的需要。
文檔編號(hào)G01N17/02GK102866105SQ20121035336
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者董超芳, 鄒士文, 肖葵, 吳俊升, 徐路遙, 李曉剛 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)