一种销盘式摩擦-腐蚀多环境耦合实验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种销盘式摩擦

【技术实现步骤摘要】
一种销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置和方法


[0001]本专利技术属于材料性能测试
，具体涉及一种销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置和方法。

技术介绍

[0002]金属材料作为关键构件广泛应用于电子信息、机械制造、轨道交通、海洋工程等国民经济的方方面面，随着各类构件的应用场景不同，对材料的综合性能以及服役过程中的服役效能要求也不一样。以铜基材料为例，其因具有优异的传导性能和力学性能、优良的冷/热加工性能、以及耐磨性能和耐腐蚀性能，常常作为功能和结构一体化材料得到广泛应用。随着科技的发展和新应用场景的不断出现，此前对铜基材料单一耐磨性能或单一腐蚀性能的要求已不满足实际使用要求。例如，对于铜基材料在石油探井导杆、电泵组件、探井探头、深海防爆、可分离连接阀等各类石油钻探器具的应用方面，由于要承受高温、高压、高承载、高腐蚀等苛刻服役工况，要求铜合金材料在满足基本的力学性能外，需要同时具有高的耐磨性能和高的腐蚀性能。
[0003]然而长期以来，对于铜基材料耐磨性能和腐蚀性能的测试和评价分属不同的专业领域，各自采用单独的实验设备进行单一耐磨性能或者单一耐蚀性能的检测，缺少摩擦
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腐蚀耦合条件下的耐磨性能和耐蚀性能同步测试装置和方法。例如，对于耐磨性能的测试主要通过线
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滑块式、销盘式磨损磨损试验机，进行一定载荷、速度、电流条件下的摩擦磨损实验，获得磨损率等定量评价指标；对于耐蚀性能的测试主要通过各类腐蚀介质的静态全浸实验、动态冲刷实验，以及电化学实验，获得极化曲线、交流阻抗谱曲线和腐蚀速率等。因此，上述单一实验平台获得的单一耐磨性能或者单一耐蚀性能，很难准确评估出同时处于摩擦和腐蚀应用场景下的材料综合指标。目前现有的摩擦和腐蚀能够同时进行的实验装置结构复杂，操作不便。
[0004]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置和方法，以至少解决目前针对材料进行摩擦和腐蚀同步检测的实验装置结构复杂，操作不便的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，所述装置包括：
[0008]腐蚀环境单元，包括箱体和位于箱体内的腐蚀介质；
[0009]电化学单元，包括电化学工作站、位于箱体内的工作电极，和一端插入到箱体内的辅助电极和参比电极，所述工作电极、辅助电极和参比电极均与腐蚀介质接触，且所述工作电极、辅助电极和参比电极均与电化学工作站连接；
[0010]摩擦磨损单元，包括旋转单元和法向力加载单元，所述旋转单元的一端连接有试样，且伸入至所述箱体内的一侧，所述法向力加载单元的一端连接有摩擦副，且伸入至所述
箱体内的另一侧，所述旋转单元提供旋转运动，所述法向力加载单元提供法向加载力，通过所述试样和所述摩擦副之间接触运动实现摩擦磨损过程。
[0011]在如上所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，优选，所述旋转单元包括第一驱动机构和摩擦盘，所述第一驱动机构的传动轴伸入至所述箱体内，所述传动轴的一端依次连接有工作电极、摩擦盘和试样，所述工作电极和所述试样通过导线连接。
[0012]在如上所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，优选，所述法向力加载单元包括第二驱动机构、固定盘和数据采集处理系统，所述第二驱动机构的传动轴伸入至所述箱体内，且连接有固定盘，所述摩擦副活动连接在所述固定盘的外侧；
[0013]所述数据采集处理系统与所述第二驱动机构连接，用于采集摩擦磨损过程中的法向加载力，并进行处理数据得到摩擦力数据。
[0014]在如上所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，优选，所述数据采集处理系统包括应力传感器、处理器和显示器，所述应力传感器内置于所述第二驱动机构内，所述处理器电连接于所述应力传感器和显示器，用于对所述应力传感器采集到的法向加载力数据进行处理，并将得到摩擦力数据显示在显示器上。
[0015]在如上所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，优选，所述装置还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括加热器、温度传感器和控制单元，所述加热器和温度传感器电连接于控制单元，所述控制单元用于设定温度并控制加热器的开合；
[0016]所述加热器用于对箱体内进行加热，所述温度传感器的一端延伸入箱体内，用于测量箱体内的温度。
[0017]在如上所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，优选，所述装置还包括隔板，所述隔板设置在箱体内的下部，用于将箱体分隔成两个密闭仓体，分别为液仓和空仓，所述液仓用于进行腐蚀状态下的摩擦磨损试验，所述加热器的加热端设置在所述空仓内。
[0018]在如上所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，优选，所述隔板为玻璃材质。
[0019]在如上所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，优选，所述装置还包括搅拌器，所述搅拌器贯穿所述隔板延伸入所述箱体的液仓内；
[0020]所述搅拌器的与所述隔板接触部位设置有动密封件。
[0021]在如上所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，优选，所述第一驱动机构和/或所述第二驱动机构伸入所述箱体内的传动轴为高分子材质。
[0022]一种销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置的操作方法，所述操作方法包括以下步骤：
[0023]步骤一，将试样固定在旋转单元上，摩擦副固定在法向力加载单元上；在箱体内放入腐蚀介质，腐蚀介质液面高度覆盖试样和摩擦副；
[0024]步骤二，打开温度控制系统设定加热温度，温度达到要求后，打开第一驱动机构带动试样进行旋转，打开第二驱动机构带动摩擦副与试样进行摩擦磨损试验，按照设定的法向力和加载速度进行加载，摩擦磨损过程中进行数据的采集和处理，得到腐蚀过程中的电化学数据和摩擦力数据；
[0025]步骤三，改变腐蚀介质、温度、法向加载力和加载速度中的任意一种或多种，再次测量得到不同条件下的电化学数据和摩擦力数据；
[0026]步骤四，关闭第一驱动机构、第二驱动机构和温度控制系统，将得到的电化学数据和摩擦力数据进行数据处理，对材料的耐磨性能和耐蚀性能进行评估。
[0027]有益效果：
[0028]本专利技术的一种销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置和方法，实验装置包括腐蚀环境单元、电化学单元和摩擦磨损单元，结构简单，操作方便，可调整加载过程中的加载力和加载速度，调控摩擦过程中的腐蚀介质的温度，获得不同腐蚀和摩擦条件下的电化学数据和摩擦磨损数据。进而同步获得电化学曲线、腐蚀速率、磨损率等实验参数，同时检测材料的耐磨性能和耐蚀性能，有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，其特征在于，所述装置包括：腐蚀环境单元，包括箱体和位于箱体内的腐蚀介质；电化学单元，包括电化学工作站、位于箱体内的工作电极，和一端插入到箱体内的辅助电极和参比电极，所述工作电极、辅助电极和参比电极均与腐蚀介质接触，且所述工作电极、辅助电极和参比电极均与电化学工作站连接；摩擦磨损单元，包括旋转单元和法向力加载单元，所述旋转单元的一端连接有试样，且伸入至所述箱体内的一侧，所述法向力加载单元的一端连接有摩擦副，且伸入至所述箱体内的另一侧，所述旋转单元提供旋转运动，所述法向力加载单元提供法向加载力，通过所述试样和所述摩擦副之间接触运动实现摩擦磨损过程。2.如权利要求1所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，其特征在于，所述旋转单元包括第一驱动机构和摩擦盘，所述第一驱动机构的传动轴伸入至所述箱体内，所述传动轴的一端依次连接有工作电极、摩擦盘和试样，所述工作电极和所述试样通过导线连接。3.如权利要求2所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，其特征在于，所述法向力加载单元包括第二驱动机构、固定盘和数据采集处理系统，所述第二驱动机构的传动轴伸入至所述箱体内，且连接有固定盘，所述摩擦副活动连接在所述固定盘的外侧；所述数据采集处理系统与所述第二驱动机构连接，用于采集摩擦磨损过程中的法向加载力，并进行处理数据得到摩擦力数据。4.如权利要求3所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，其特征在于，所述数据采集处理系统包括应力传感器、处理器和显示器，所述应力传感器内置于所述第二驱动机构内，所述处理器电连接于所述应力传感器和显示器，用于对所述应力传感器采集到的法向加载力数据进行处理，并将得到摩擦力数据显示在显示器上。5.如权利要求1所述的销盘式摩擦
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腐蚀多环境耦合实验装置，其特征在于，所述装置还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括加热器、温度传感器和控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：周延军，冯江，杨少丹，宋克兴，杨冉，周菲，张彦敏，李韶林，柳亚辉，国秀花，张朝民，张国赏，岳鹏飞，杨文豪，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：