本發(fā)明屬于電化學(xué)腐蝕測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電化學(xué)工作電極、制備電極的裝置及電極的制備方法。

背景技術(shù)：

電化學(xué)腐蝕測試中最常用的是三電極體系，即由對電極(又稱輔助電極)、參比電極及工作電極組成。電化學(xué)腐蝕測試主要是研究工作電極表面的反應(yīng)過程。如圖5所示，常規(guī)的電化學(xué)工作電極包括柱狀試樣1、包裹在柱狀試樣1外部的環(huán)氧樹脂層2以及與柱狀試樣1頂端相連的金屬軟導(dǎo)線5，該金屬軟導(dǎo)線5與柱狀試樣1之間通過焊錫4固定連接，柱狀試樣1的底端外露，以便進(jìn)行電化學(xué)試驗(yàn)。

此類電化學(xué)工作電極常常在環(huán)氧樹脂層2的外部套設(shè)有機(jī)塑料管7，便于制備電極時(shí)，在有機(jī)塑料管7與柱狀試樣1之間填充環(huán)氧樹脂，使環(huán)氧樹脂能夠?qū)χ鶢钤嚇舆M(jìn)行包覆。為了在試驗(yàn)時(shí)能方便裝拆電極，電極的外徑不能太大，但由于此類電化學(xué)工作電極包含有機(jī)塑料管7，因此，環(huán)氧樹脂層2的厚度往往較小。在電極多次使用后，有機(jī)塑料管7會脫落，或者有機(jī)塑料管7與環(huán)氧樹脂層2之間會產(chǎn)生縫隙。當(dāng)有機(jī)塑料管7脫落后，由于環(huán)氧樹脂層2的厚度較小，導(dǎo)致環(huán)氧樹脂層2對柱狀試樣1的保護(hù)作用減弱。

更重要的是，在做完電化學(xué)試驗(yàn)后，若要用掃描電子顯微鏡(sem)觀察樣品的腐蝕形貌，或用能譜分析(eds)研究腐蝕產(chǎn)物成分，需要將電極外面的環(huán)氧樹脂層2、焊錫4及金屬軟導(dǎo)線5除去，才能平穩(wěn)放置和測試，而該操作導(dǎo)致電極的結(jié)構(gòu)被破壞，電極無法繼續(xù)使用，因而電極的利用率低。若重新制作一個(gè)電極并進(jìn)行電化學(xué)試驗(yàn)，不但增加了制作電極的工作量和成本，而且不同批次材料的差異、制作過程的誤差及試驗(yàn)環(huán)境的變化會導(dǎo)致試驗(yàn)及測試結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，并大大降低了工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠方便地進(jìn)行多次測試的電化學(xué)工作電極、制備電極的裝置及電極的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種電化學(xué)工作電極，該電極包括柱狀試樣、設(shè)置在柱狀試樣外部的環(huán)氧樹脂層以及金屬軟導(dǎo)線，所述的柱狀試樣的側(cè)面開設(shè)有環(huán)形槽，所述的柱狀試樣的上端面及下端面相互平行，所述的環(huán)氧樹脂層的上端面及下端面均為環(huán)形面，并且所述的柱狀試樣的上端面與環(huán)氧樹脂層的上端面齊平，所述的柱狀試樣的下端面與環(huán)氧樹脂層的下端面齊平，所述的金屬軟導(dǎo)線的一端固定在環(huán)形槽內(nèi)，另一端穿過環(huán)氧樹脂層后外露。柱狀試樣的上端面及下端面均外露，即具有兩個(gè)相互平行的工作面。環(huán)形槽便于對金屬軟導(dǎo)線進(jìn)行固定，保證兩者連接的可靠性，而且電極外徑不會過大，環(huán)氧樹脂層在連接點(diǎn)處的厚度不會過小。

所述的柱狀試樣由常規(guī)的電極材料制作而成，其材質(zhì)包括不銹鋼、普通碳鋼或銅。柱狀試樣的底面面積為0.4-0.6cm²，優(yōu)選為0.5cm²，高度為5-11mm。

所述的環(huán)形槽的寬度為0.8-1.2mm，深度為0.8-1.2mm，均優(yōu)選為1mm。

所述的金屬軟導(dǎo)線的直徑為0.8-1.2mm，優(yōu)選為1mm；長度為100-200mm，優(yōu)選為150mm。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的金屬軟導(dǎo)線的一端與柱狀試樣采用焊接方式固定連接。

當(dāng)進(jìn)行完一次測試之后，可將柱狀試樣及環(huán)氧樹脂層的端面打磨后繼續(xù)進(jìn)行下一項(xiàng)試驗(yàn)或進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，提高了電極的重復(fù)利用率，保證了重復(fù)試驗(yàn)前后試驗(yàn)樣品的一致性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好，工作效率高。

所述的金屬軟導(dǎo)線包括金屬絲以及套設(shè)在金屬絲外部的絕緣套，所述的金屬絲的一端固定在環(huán)形槽內(nèi)，另一端穿過環(huán)氧樹脂層后外露，所述的絕緣套的一端埋設(shè)在環(huán)氧樹脂層內(nèi)部，另一端穿過環(huán)氧樹脂層后外露。

一種用于制備所述的電化學(xué)工作電極的裝置，該裝置包括分離式筒狀殼體以及設(shè)置在分離式筒狀殼體底部并與分離式筒狀殼體相連的分離式圓形底板，所述的分離式筒狀殼體包括相對設(shè)置并可拆卸式連接的第一半殼體、第二半殼體，所述的分離式圓形底板包括設(shè)置在第一半殼體的底部的第一半圓形底板以及設(shè)置在第二半殼體底部的第二半圓形底板，所述的第二半殼體的側(cè)壁上開設(shè)有與金屬軟導(dǎo)線相適配的導(dǎo)線孔。第一半殼體與第二半殼體合在一起，能夠組成完整的分離式筒狀殼體，同時(shí)由于第一半殼體與第二半殼體之間為可拆卸式連接，便于在制備電極中順利脫模。第一半圓形底板與第二半圓形底板合在一起，能夠組成完整的分離式圓形底板，以對柱狀試樣的底部進(jìn)行支撐與定位，保證柱狀試樣的底部與環(huán)氧樹脂層的底部齊平，同時(shí)能夠防止在灌注環(huán)氧樹脂時(shí)，環(huán)氧樹脂從底部泄露。導(dǎo)線孔便于金屬軟導(dǎo)線穿過，在脫模時(shí)，第二半殼體沿著金屬軟導(dǎo)線軸向向環(huán)氧樹脂層外側(cè)滑出，以將第二半殼體脫除。

所述的第一半殼體上設(shè)有第一半殼體連接部，所述的第二半殼體上設(shè)有第二半殼體連接部，所述的第一半殼體連接部與第二半殼體連接部之間設(shè)有緊固螺釘，并通過緊固螺釘可拆卸式連接。通過緊固螺釘，可快速實(shí)現(xiàn)第一半殼體與第二半殼體的緊固連接與分離脫模。

所述的第一半殼體及第二半殼體的內(nèi)側(cè)面上均設(shè)有離型膜。離型膜由常規(guī)的環(huán)氧樹脂脫模劑制成，避免脫模時(shí)環(huán)氧樹脂層與裝置粘連而難以分離。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的第一半圓形底板及第二半圓形底板上均設(shè)有離型膜。

一種采用所述的裝置制備電化學(xué)工作電極的方法，該方法具體包括以下步驟：

(1)將金屬軟導(dǎo)線的一端固定焊接在柱狀試樣的環(huán)形槽內(nèi)；

(2)將柱狀試樣置于分離式圓形底板上，并將金屬軟導(dǎo)線的另一端穿過導(dǎo)線孔后伸出裝置的外部；

(3)向裝置內(nèi)灌注環(huán)氧樹脂，使環(huán)氧樹脂填充在柱狀試樣與分離式筒狀殼體之間，待環(huán)氧樹脂固化后，形成環(huán)氧樹脂層；

(4)將第一半殼體及第二半殼體分別從環(huán)氧樹脂層的兩側(cè)拆下，即得到所述的電化學(xué)工作電極。

步驟(1)中，先將柱狀試樣的表面用濃硝酸鈍化，之后再將金屬軟導(dǎo)線(5)的一端焊接在環(huán)形槽內(nèi)。對于不銹鋼等可鈍化金屬制成的柱狀試樣，先將柱狀試樣的表面用濃硝酸鈍化，能夠防止電極發(fā)生縫隙腐蝕。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中，所述的柱狀試樣的側(cè)面用濃硝酸鈍化。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的濃硝酸中，hno3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-60％。

步驟(3)中，所述的環(huán)氧樹脂固化過程為：向環(huán)氧樹脂中加入固化劑，之后將裝置在140-170℃下加熱20-40min。

所述的固化劑包括間苯二胺或二氰二氨中的一種或兩種，并且所述的固化劑與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為1:3-4。

也可采用其它固化劑對環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化。

步驟(4)中，先拆下緊固螺釘，便可輕松地將第一半殼體及第二半殼體分別從環(huán)氧樹脂層的兩側(cè)拆下。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

1)電化學(xué)工作電極具有兩個(gè)相互平行的工作面，兩個(gè)工作面之間的電阻小于1×10^-3ω，能夠在電化學(xué)測試后方便地立即進(jìn)行電鏡觀察拍照和能譜分析，以及需要工作面與測試儀器之間有電連接的其它測試，大大提高了測試效率及電極的有效利用率，保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性以及同一個(gè)試驗(yàn)樣品在不同測試項(xiàng)目中的一致性，降低了試驗(yàn)及測試成本；

2)裝置的結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)電極的快速制備及順利脫模，并能夠保證制備出的電極具有一致的形態(tài)，有利于提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；

3)電極的制備方法簡單，易于操作，且能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的一致性，提高了電極的制備效率。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中電極的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1中裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例1中電極在制備過程中的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例1中電極在制備過程中的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為常規(guī)的電化學(xué)工作電極的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記說明：

1—柱狀試樣、2—環(huán)氧樹脂層、3—緊固螺釘、4—焊錫、5—金屬軟導(dǎo)線、51—金屬絲、52—絕緣套、6—導(dǎo)線孔、7—有機(jī)塑料管、81—第一半殼體、811—第一半殼體連接部、82—第二半殼體、821—第二半殼體連接部、91—第一半圓形底板、92—第二半圓形底板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1：

如圖1所示的一種電化學(xué)工作電極，該電極包括柱狀試樣1、設(shè)置在柱狀試樣1外部的環(huán)氧樹脂層2以及金屬軟導(dǎo)線5，柱狀試樣1的側(cè)面開設(shè)有環(huán)形槽，柱狀試樣1的上端面及下端面相互平行，環(huán)氧樹脂層2的上端面及下端面均為環(huán)形面，并且柱狀試樣1的上端面與環(huán)氧樹脂層2的上端面齊平，柱狀試樣1的下端面與環(huán)氧樹脂層2的下端面齊平，金屬軟導(dǎo)線5的一端固定在環(huán)形槽內(nèi)，另一端穿過環(huán)氧樹脂層2后外露。

其中，金屬軟導(dǎo)線5包括金屬絲51以及套設(shè)在金屬絲51外部的絕緣套52，金屬絲51的一端固定在環(huán)形槽內(nèi)，另一端穿過環(huán)氧樹脂層2后外露，絕緣套52的一端埋設(shè)在環(huán)氧樹脂層2內(nèi)部，另一端穿過環(huán)氧樹脂層2后外露。

如圖2所示的一種用于制備電化學(xué)工作電極的裝置，該裝置包括分離式筒狀殼體以及設(shè)置在分離式筒狀殼體底部并與分離式筒狀殼體相連的分離式圓形底板，分離式筒狀殼體包括相對設(shè)置并可拆卸式連接的第一半殼體81、第二半殼體82，分離式圓形底板包括設(shè)置在第一半殼體81的底部的第一半圓形底板91以及設(shè)置在第二半殼體82底部的第二半圓形底板92，第二半殼體82的側(cè)壁上開設(shè)有與金屬軟導(dǎo)線5相適配的導(dǎo)線孔6。

其中，第一半殼體81上設(shè)有第一半殼體連接部811，第二半殼體82上設(shè)有第二半殼體連接部821，第一半殼體連接部811與第二半殼體連接部821之間設(shè)有緊固螺釘3，并通過緊固螺釘3可拆卸式連接。第一半殼體81及第二半殼體82的內(nèi)側(cè)面上均設(shè)有離型膜。

一種采用上述裝置制備電化學(xué)工作電極的方法，該方法具體包括以下步驟：

(1)將柱狀試樣1的表面用濃硝酸鈍化，之后將金屬軟導(dǎo)線5的一端焊接在柱狀試樣1的環(huán)形槽內(nèi)；

(2)將柱狀試樣1置于分離式圓形底板上，并將金屬軟導(dǎo)線5的另一端穿過導(dǎo)線孔6后伸出裝置的外部；

(3)如圖3、圖4所示，向裝置內(nèi)灌注環(huán)氧樹脂，使環(huán)氧樹脂填充在柱狀試樣1與分離式筒狀殼體之間，向環(huán)氧樹脂中加入固化劑，之后將裝置在140℃下加熱40min，待環(huán)氧樹脂固化后，形成環(huán)氧樹脂層2，其中，固化劑為二氰二氨，并且固化劑與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為1:3；

(4)將第一半殼體81及第二半殼體82分別從環(huán)氧樹脂層2的兩側(cè)拆下，即得到電化學(xué)工作電極。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例中，電化學(xué)工作電極的制備方法具體包括以下步驟：

(1)將柱狀試樣1的表面用濃硝酸鈍化，之后將金屬軟導(dǎo)線5的一端焊接在柱狀試樣1的環(huán)形槽內(nèi)；

(2)將柱狀試樣1置于分離式圓形底板上，并將金屬軟導(dǎo)線5的另一端穿過導(dǎo)線孔6后伸出裝置的外部；

(3)向裝置內(nèi)灌注環(huán)氧樹脂，使環(huán)氧樹脂填充在柱狀試樣1與分離式筒狀殼體之間，向環(huán)氧樹脂中加入固化劑，之后將裝置在170℃下加熱20min，待環(huán)氧樹脂固化后，形成環(huán)氧樹脂層2，其中，固化劑為間苯二胺，并且固化劑與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為1:4；

(4)將第一半殼體81及第二半殼體82分別從環(huán)氧樹脂層2的兩側(cè)拆下，即得到電化學(xué)工作電極。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例中，電化學(xué)工作電極的制備方法具體包括以下步驟：

(1)將柱狀試樣1的表面用濃硝酸鈍化，之后將金屬軟導(dǎo)線5的一端焊接在柱狀試樣1的環(huán)形槽內(nèi)；

(2)將柱狀試樣1置于分離式圓形底板上，并將金屬軟導(dǎo)線5的另一端穿過導(dǎo)線孔6后伸出裝置的外部；

(3)向裝置內(nèi)灌注環(huán)氧樹脂，使環(huán)氧樹脂填充在柱狀試樣1與分離式筒狀殼體之間，向環(huán)氧樹脂中加入固化劑，之后將裝置在155℃下加熱30min，待環(huán)氧樹脂固化后，形成環(huán)氧樹脂層2，其中，固化劑包括間苯二胺和二氰二氨，并且固化劑與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為1:3.5；

(4)將第一半殼體81及第二半殼體82分別從環(huán)氧樹脂層2的兩側(cè)拆下，即得到電化學(xué)工作電極。

上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。