利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法，采用新电化学检测手段，利用丝束电极表征铝合金表面微区腐蚀情况及对于腐蚀溶液的抑制作用，目前有关流体对电偶腐蚀非均性的影响研究还鲜有报道。本发明专利技术采用丝束电极研究铝合金之在模拟流动海水中的电偶腐蚀行为。结果表明：静止条件下碳钢表面大部分区域表现为阳极电流，小部分为阴极电流；随流速增大，阳极区域扩大至整个表面，表现为全面腐蚀，且非均匀程度有所增加；腐蚀形貌观察表明，静止条件下铝合金表面大部分发生腐蚀，而处于阴极区的丝束没有明显锈蚀；流动条件下表面覆盖较厚的黄褐色锈蚀，其结果与丝束电极的电流分布一致，证明了电偶腐蚀过程中的非均匀性。

A method of characterizing the non-uniformity of galvanic corrosion on the surface of aluminum alloy by a tow electrode

The invention discloses a method for using wire beam electrode Aluminum Alloy surface characterization of micro galvanic corrosion of non uniformity, the new electrochemical detection method, using wire beam electrode characterization Aluminum Alloy surface corrosion and corrosion inhibition for solution, the fluid on the galvanic corrosion effect of heterogeneous is seldom reported. The present invention uses the wire beam electrode to study the galvanic corrosion behavior of the aluminum alloy in the simulated flowing sea water. The results show that the surface of carbon steel under static condition most of the performance of the regional anode current, small cathode current; with the increase of flow velocity, the anode area expanded to the entire surface, the performance of the overall corrosion, and non uniformity increased; corrosion morphology observation shows that the static conditions Aluminum Alloy most of the surface corrosion, and in the cathode region the tow is no obvious corrosion; rust brown thick covering surface flow conditions, the current distribution is consistent with the wire beam electrode, proved that the galvanic corrosion in the process of non uniformity.

【技术实现步骤摘要】
利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法
本专利技术涉及一种金属腐蚀检测与评定的方法，特别是涉及一种铝合金在海洋环境中的腐蚀检测与评定的方法，还涉及一种金属耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，应用于金属电化学微观测试处理

技术介绍
丝束电极(WireBeamElectrode，WBE)也称阵列电极，是一种介于常规电化学方法与微区扫描探针技术之间的电化学技术。由一系列排列规则、彼此绝缘的微电极组成，每个微电极都有单独引线，代替了传统的大面积金属电极，通过测量单个微电极对应区域的腐蚀电位、电流密度分布特征来研究整个金属界面电化学腐蚀过程的不均一性。通常丝束电极技术用于测量金属与其他有机、无机材料相界面腐蚀电位、电流的二维分布，有助于进一步研究金属表面复合相本身的不均匀性、腐蚀产物在复合相内传输过程、缺陷分布及金属基与复合材料界面腐蚀破坏的发生、发展过程与机理，弥补了常规电化学方法只能测量界面统计平均值的不足。近几年也有学者将丝束电极技术发展到防锈油膜和防锈剂对金属腐蚀防护性能影响的研究中。蒋汉赢等将防锈油膜均匀的涂在丝束电极表面，在每个电极上施加相同的电信号，从而获得不同部位的电化学参数，实现对油膜的防护性能快速、定性评价。黄福川在研究防锈剂的添加量对防锈油膜不稳定性的影响中也应用到丝束电极能够测量区间电位分布不均匀性的特点。丝束电极(WBE)技术是介于这两种方法之间的电化学测试方法，丝束电极是由一系列按矩阵排列、彼此绝缘的金属丝组成工作电极，代替传统的整个大面积电极。相比传统电极不仅能提供总体电化学参数还能测出不同位置电位、电流密度分布及差异等信息。目前，在耐腐蚀涂层尤其是金属合金耐腐蚀方面研究仍然较少，目前有关流体对电偶腐蚀非均性的影响研究还鲜有报道，还没有利用丝束电极表征金属表面微区腐蚀特性的文献记载。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法，实现了电化学方法和丝束电极在局部腐蚀研究中的联合应用，将丝束电极应用于铝合金表面微区腐蚀的有效表征手段和电化学测试方法，属于电化学微观测试处理
本专利技术能准确获得电极表面电化学参数分布信息，对丝束电极表面平整度要求不高，扫描速度快，数据同步性高，并且其测控系统具有测量精度和可靠性高、通用性强、自动化程度高、便于连续监测等特点。本专利技术对于铝合金在海水中应用具有重要的指导作用，本专利技术是一种有效的金属腐蚀检测与评定的方法，适用于金属在海洋环境中的腐蚀，对铝合金抵抗局部腐蚀的能力进行评价，适用于铝合金材料性能检测
为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法，包括如下步骤：a.将待测铝合金试样制备成直径不大于1.5mm的一系列金属丝，分别对金属丝进行打磨，然后对金属丝进行清洗，再为各金属丝外部制作一层连续的绝缘层，仅使金属丝的两个端面为非绝缘表面，分别作为非工作端面和工作端面；作为本专利技术优选的技术方案，分别用200#、400#、800#、1000#、2000#砂纸依次对金属丝进行打磨，然后采用丙酮和乙醇对金属丝进行清洗，再采用绝缘漆浸渍金属丝，为各金属丝外部制作一层连续的绝缘层；要达到绝缘层结构致密程度为，在对绝缘层结构放大800倍观测没有孔洞及裂纹；b.将在所述步骤a中制备的一系列金属丝进行紧密排列，使任意相邻金属丝的间距不低于1mm，并将各金属丝固定安装于固定装置上，组合形成金属丝阵列，其中组成金属丝阵列的各金属丝的非工作端面分别焊接绝缘导线后引出，而对组成丝束电极的各金属丝的工作端面依次进行打磨、清洗和干燥，将得到的紧密排列的金属丝阵列的工作端面用于模拟整个待测金属表面，作为丝束电极，备用；作为本专利技术优选的技术方案，将金属丝阵列排列成密集的10×10方阵，将金属丝阵列的工作端面依次用200#、600#、800#、1000#、2000#金相砂纸逐级打磨，再采用无水乙醇和蒸馏水对金属丝阵列的工作端进行清洗，然后将金属丝阵列放入干燥器进行干燥，得到洁净干燥的丝束电极待用；优选采用环氧树脂将各金属丝进行紧密排列固化为一体式金属丝阵列，制成丝束电极；c.将在所述步骤b中制备丝束电极放入电解池中，电解池中注入质量百分比浓度不高于3.5wt.％NaCl溶液，作为铝合金基体的腐蚀液，用于模拟海洋腐蚀环境进行电化学试验，使组成丝束电极的各金属丝的工作端面浸入NaCl溶液中，并进行电化学测试，以判断丝束电极表面腐蚀反应情况；在电化学试验过程中，对丝束电极(WBE)进行电化学试验的电位/电流扫描时，试验过程中用恒温磁力搅拌器来模拟海水的流动，为了防止磁力转子对电化学测试扰动的影响，设定转子与丝束电极表面的垂直距离保持在80mm之上；控制海水的流动试验条件在搅拌器的转子转速为0～700r/min之间，控制NaCl溶液温度为不低于25℃；进行丝束电极的电化学测试时，在丝束电极每次浸泡NaCl溶液中时，以饱和甘汞电极作为参比电极，利用阵列丝束电极电位电流扫描仪，进行表面电位/电流扫描，得到丝束电极端部表面电位与电流分布图，对丝束电极端部表面电位电流信息进行监测；得到丝束电极端部表面局部腐蚀的产生、发展及变化关系，对铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性进行表征评价，来模拟铝合金基体的局部腐蚀非均匀性的特征。在进行电化学试验前，优选将丝束电极先在饱和Ca(OH)2溶液中预钝化至少6h，然后再将丝束电极装配到平板型电解池中，进行电化学试验测量。作为本专利技术优选的技术方案，由微机控制循环测量组成丝束电极的各金属丝的开路电位以及偶接电流，控制电极扫描间隔设定为1～5s，每15min进行一次表面电位与电流的全扫描；表面电位扫描通过逐一测量丝束电极中的单根金属丝电极的相对饱和甘汞电极的开路电位，表面电流扫描则通过零阻电流计测量任一单金属丝电极Wj与其余99根相互短接的金属丝电极所形成的整体电极WR之间的偶接电流，其中j＝1-100，j为丝束电极中的单根金属丝电极的序数；采用电化学工作站丝束电极电位电流扫描仪测量电位电流，控制激励正弦波幅值为10mV，于开路电位下进行扫频范围为100kHz-0.01Hz。优选控制海水的流动试验条件分别为NaCl溶液静止、NaCl溶液搅拌器的转子转速分别为300r/min、500r/min、700r/min。NaCl溶液优选采用去离子水配制NaCl溶液，静置至少10min，然后利用磁力搅拌器进行搅拌，配制成对铝合金基体的腐蚀液，用来模拟海水。对丝束电极进行电化学试验测量，优选能得到平均腐蚀电流密度、平均腐蚀电位和被腐蚀电极数上位试验测量数据。作为本专利技术优选的技术方案，另外将在所述步骤a中选用的铝合金试样最为电化学试验测量用的铝合金基体，将铝合金试样的一面进行打磨、清洗和干燥，得到与在所述步骤b中制备丝束电极的工作端面的面积相同的铝合金试样工作端面，也将铝合金试样放入在所述步骤c中的电解池中，使铝合金试样工作端面浸入NaCl溶液中，对铝合金片试样在同等试验条件下进行电化学试验，以铝合金试样作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，使用丝束电极电位电流扫描仪分别测出等面积大小的铝合金试样的工作端面在同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法，其特征在于,包括如下步骤：a.将待测铝合金试样制备成直径不大于1.5mm的一系列金属丝，分别对金属丝进行打磨，然后对金属丝进行清洗，再为各金属丝外部制作一层连续的绝缘层，仅使金属丝的两个端面为非绝缘表面，分别作为非工作端面和工作端面；b.将在所述步骤a中制备的一系列金属丝进行紧密排列，使任意相邻金属丝的间距不低于1mm，并将各金属丝固定安装于固定装置上，组合形成金属丝阵列，其中组成金属丝阵列的各金属丝的非工作端面分别焊接绝缘导线后引出，而对组成丝束电极的各金属丝的工作端面依次进行打磨、清洗和干燥，将得到的紧密排列的金属丝阵列的工作端面用于模拟整个待测金属表面，作为丝束电极，备用；c.将在所述步骤b中制备丝束电极放入电解池中，电解池中注入质量百分比浓度不高于3.5wt.％NaCl溶液，作为铝合金基体的腐蚀液，用于模拟海洋腐蚀环境进行电化学试验，使组成丝束电极的各金属丝的工作端面浸入NaCl溶液中，并进行电化学测试，以判断丝束电极表面腐蚀反应情况；在电化学试验过程中，用恒温磁力搅拌器来模拟海水的流动，并设定转子与丝束电极表面的垂直距离保持在80mm之上；控制海水的流动试验条件在搅拌器的转子转速为0～700r/min之间，控制NaCl溶液温度为不低于25℃；进行丝束电极的电化学测试时，在丝束电极浸泡NaCl溶液中时，以饱和甘汞电极作为参比电极，利用阵列丝束电极电位电流扫描仪，进行表面电位/电流扫描，得到丝束电极端部表面电位与电流分布图，对丝束电极端部表面电位电流信息进行监测；得到丝束电极端部表面局部腐蚀的产生、发展及变化关系，对铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性进行表征评价，来模拟铝合金基体的局部腐蚀非均匀性的特征。...

【技术特征摘要】
1.一种利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法，其特征在于,包括如下步骤：a.将待测铝合金试样制备成直径不大于1.5mm的一系列金属丝，分别对金属丝进行打磨，然后对金属丝进行清洗，再为各金属丝外部制作一层连续的绝缘层，仅使金属丝的两个端面为非绝缘表面，分别作为非工作端面和工作端面；b.将在所述步骤a中制备的一系列金属丝进行紧密排列，使任意相邻金属丝的间距不低于1mm，并将各金属丝固定安装于固定装置上，组合形成金属丝阵列，其中组成金属丝阵列的各金属丝的非工作端面分别焊接绝缘导线后引出，而对组成丝束电极的各金属丝的工作端面依次进行打磨、清洗和干燥，将得到的紧密排列的金属丝阵列的工作端面用于模拟整个待测金属表面，作为丝束电极，备用；c.将在所述步骤b中制备丝束电极放入电解池中，电解池中注入质量百分比浓度不高于3.5wt.％NaCl溶液，作为铝合金基体的腐蚀液，用于模拟海洋腐蚀环境进行电化学试验，使组成丝束电极的各金属丝的工作端面浸入NaCl溶液中，并进行电化学测试，以判断丝束电极表面腐蚀反应情况；在电化学试验过程中，用恒温磁力搅拌器来模拟海水的流动，并设定转子与丝束电极表面的垂直距离保持在80mm之上；控制海水的流动试验条件在搅拌器的转子转速为0～700r/min之间，控制NaCl溶液温度为不低于25℃；进行丝束电极的电化学测试时，在丝束电极浸泡NaCl溶液中时，以饱和甘汞电极作为参比电极，利用阵列丝束电极电位电流扫描仪，进行表面电位/电流扫描，得到丝束电极端部表面电位与电流分布图，对丝束电极端部表面电位电流信息进行监测；得到丝束电极端部表面局部腐蚀的产生、发展及变化关系，对铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性进行表征评价，来模拟铝合金基体的局部腐蚀非均匀性的特征。2.根据权利要求1所述利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法，其特征在于：另外将在所述步骤a中选用的铝合金试样为电化学试验测量用的铝合金基体，将铝合金试样的一面进行打磨、清洗和干燥，得到与在所述步骤b中制备丝束电极的工作端面的面积相同的铝合金试样工作端面，也将铝合金试样放入在所述步骤c中的电解池中，使铝合金试样工作端面浸入NaCl溶液中，对铝合金片试样在同等试验条件下进行电化学试验，以铝合金试样作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，使用丝束电极电位电流扫描仪测出等面积大小的铝合金试样的工作端面在同等试验条件下的极化曲线，控制扫描区间为-0.3～0.3V，扫描速率为0.5mV/s；将得到的丝束电极表面电位与电流分布状态数据和铝合金试样的极化曲线数据进行对比分析，验证丝束电极表面电位与电流分布状态数据和铝合金试样的极化曲线数据的关系。3.根据权利要求1或2所述利用丝束电极表征铝合金表面微区电偶腐蚀非均匀性的方法，其特征在于：在所述步骤c中进...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟庆东，李谦，李育霖，黄哲瑞，肖晨，徐云祥，陈串，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31