测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具及实验方法技术

测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具及实验方法，有固定在摩擦试验机悬臂上的圆柱形样品架，样品架底部缺口内安装有样品，样品待测面凸出于样品架下表面一定高度；样品架侧面安装有压杆，通过旋转螺钉和借助杠杆作用夹紧样品；样品架侧面通孔内穿插有参比电极；盛装有腐蚀电解液的电解池安装在可往复运动的摩擦试验机工作台上，电解池内安装有对磨件。实验方法是通过压杆夹紧用绝缘材料封装的试样，试样、参比电极和辅助电极与电化学工作站连接，在摩擦试验机加载装置和驱动装置作用下，浸没在腐蚀介质中的试样与对磨件发生相对摩擦运动，同时电化学工作站记录摩擦期间电化学参数；摩擦实验结束后，取下样品并做XRF分析。析。析。

【技术实现步骤摘要】
测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具及实验方法


[0001]本专利技术涉及金属材料腐蚀磨损研究实验


技术介绍

[0002]在海水等电解质环境中，金属结构材料在摩擦过程中往往伴随腐蚀过程，并且腐蚀与摩擦耦合作用导致材料总损失大于单纯摩擦和单纯腐蚀导致的材料损失之和。所以，定量和精确研究材料腐蚀与磨损（简称“蚀损”）行为，对研发耐蚀损新材料、开发先进的润滑防腐一体化润滑油/脂材料等具有重要意义。
[0003]目前，金属摩擦
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腐蚀耦合行为研究主要在配有腐蚀模块的摩擦磨损试验机上进行，多采用销盘式结构，与电化学工作站工作电极端口连接的试样浸入电解质溶液，在摩擦的同时测定开路电位（OCP）、极化曲线等电化学参数。为了深入分析腐蚀与磨损协同作用机理，在摩擦结束后，往往需要采用X射线荧光光谱仪（XRF）分析磨斑处化合物价态和成分。用于XRF分析的试样尺寸非常小，一般小于5 mm
×
5 mm
×ꢀ
3 mm，且要求磨斑表面不能被污染。
[0004]但用作摩擦实验的试样，无论是作为摩擦销还是摩擦盘（片状或环状试样），其尺寸均较大：销状试样一般是长20~40 mm、直径约Φ3 mm的圆柱体，往复摩擦用的片状试样摩擦面尺寸一般大于10 mm
×
10 mm，环状摩擦试样尺寸更大，均大于XRF一般要求的试样尺寸。
[0005]所以，目前摩擦后的试样尺寸较大，不能用于XRF测试。若采用电火花线切割机床或手工锯条切取磨斑区域试样，磨斑表面容易被切屑液（含防腐剂、乳化剂）和热效应污染，严重影响XRF数据准确性，甚至获得错误的结果。此外，对于非晶材料等尺寸非常小的样品，难以用现有摩擦试验机夹具装夹，不能开展摩擦实验，更不能研究摩擦期间腐蚀电化学行为。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具及实验方法。
[0007]本专利技术是测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具及实验方法，如图1~图10所示，本专利技术的测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具，有一个圆柱形样品架101，样品架侧面有两个凸耳103，凸耳103中心有轴孔104，轴105穿过轴孔104与压杆106连接，压杆106的上端有螺纹孔107；样品架101底部有一个样品定位孔109，样品定位孔109是轴线与样品架101轴线垂直且孔口正对压杆106下端的圆柱形盲孔，样品定位孔109靠近样品架底部方向开设有矩形缺口118；样品定位孔109内安装有半圆柱体状垫块111，垫块111左侧是带凸台的圆柱体状压紧块110，压紧块110的左端面与压杆106接触；块状的样品112安装在缺口118处；样品架101侧面有两个穿过底面且与其轴线均呈一夹角的左通孔114和右通孔115，左通孔114内穿出样品112的导线116，右通孔115内穿有参比电极117。
[0008]本专利技术的测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的实验方法，其步骤为：
步骤（1）样品制备：将导线116一端与样品112焊接，并采用绝缘材料封装样品112，只暴露样品一个摩擦测试面，且确保导线与试样摩擦测试面电路导通；若不测定摩擦期间电化学参数，则省略该步骤；步骤（2）样品安装：根据封装的样品高度，选择适当大小的垫块111并安装至样品定位孔109底部，垫块111矩形平面正对与样品定位孔109的缺口118，样品112导线穿过左通孔114后放置在缺口118内，底部紧贴垫块111，并确保摩擦面凸出样品架101下表面足够高度；步骤（3）样品夹紧：在样品定位孔109内安装压紧块110，压紧凸台113与样品112左侧面接触，旋钮螺钉102，压杆106向压紧块110施加水平方向作用力，与样品定位孔109底部作用夹紧样品；步骤（4）电极安装与连接：在右通孔115和盖板204的孔内，分别插入参比电极117和辅助电极205，安装对磨件203后，在电解池202内注入摩擦腐蚀介质电解液201，将样品112通过导线116与电化学工作站工作电极连接，参比电极117和辅助电极205分别与电化学工作站相应端口连接；若不测定摩擦期间电化学参数，则不需连接电极和电化学工作站；步骤（5）数据采集：与常规摩擦磨损测试和电化学测试方法相同，启动摩擦试验机和电化学工作站，设置摩擦载荷、频率、时间后，即能通过电化学工作站测得该小尺寸试样左右往复摩擦期间相关电化学参数；步骤（6）摩擦表面特征分析：摩擦实验结束后，关闭摩擦试验机和电化学工作站，松开螺钉102，取下样品112，即能直接做试样摩擦表面XRF分析。
[0009]本专利技术的有益之处为：1、解决了小型样品在摩擦过程中采用电化学方法研究腐蚀行为的技术难题；2、腐蚀数据准确性好：腐蚀摩擦实验后的样品，可直接用于常规XRF测试，避免腐蚀磨损后试样因切割时污染导致的误差；3、磨损率精度高：试样尺寸较小，磨损质量占试样总质量比例较大，能更精确反映耐磨材料或磨损率较低条件下的磨损率；4、试样尺寸适应性强：通过选用合适尺寸的垫块，可适用于不同厚度和宽度的块状试样。
附图说明
[0010]图1 是本专利技术的测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具的主视图，图2 是夹具的左视图，图3 是夹具的俯视图，图4 本专利技术的样品架101主视图，图5 本专利技术的样品架101左视图，图6 本专利技术的垫块111主视图，图7 本专利技术的垫块111左视图，图8 本专利技术的压紧块110主视图，图9 本专利技术的压紧块110左视图，图10 本专利技术的被测试样剖面图；附图标记及对应名称为：样品架101，螺钉102，凸耳103，轴孔104，轴105，压杆106，螺纹孔107，凹坑108，样品定位孔109，压紧块110，垫块111，样品112，压紧凸台113，左通孔114，右通孔115，导线116，参比电极117，缺口118，电解液201，电解池202，对磨件203，盖板204，辅助电极205，摩擦试验机工作台301，摩擦试验机悬臂302，紧固螺栓303，摩擦试验机加载装置304，摩擦驱动装置305，绝缘膜401。
具体实施方式
[0011]本专利技术是测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具及实验方法，如图1~图10所示，本专利技术的测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具，有一个圆柱形样品架101，
样品架侧面有两个凸耳103，凸耳103中心有轴孔104，轴105穿过轴孔104与压杆106连接，压杆106的上端有螺纹孔107；样品架101底部有一个样品定位孔109，样品定位孔109是轴线与样品架101轴线垂直且孔口正对压杆106下端的圆柱形盲孔，样品定位孔109靠近样品架底部方向开设有矩形缺口118；样品定位孔109内安装有半圆柱体状垫块111，垫块111左侧是带凸台的圆柱体状压紧块110，压紧块110的左端面与压杆106接触；块状的样品112安装在缺口118处；样品架101侧面有两个穿过底面且与其轴线均呈一夹角的左通孔114和右通孔115，左通孔114内穿出样品112的导线116，右通孔115内穿有参比电极117。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具，有一个圆柱形样品架（101），样品架侧面有两个凸耳（103），其特征在于：凸耳（103）中心有轴孔（104），轴（105）穿过轴孔（104）与压杆（106）连接，压杆（106）的上端有螺纹孔（107）；样品架（101）底部有一个样品定位孔（109），样品定位孔（109）是轴线与样品架（101）轴线垂直且孔口正对压杆（106）下端的圆柱形盲孔，样品定位孔（109）靠近样品架底部方向开设有矩形缺口（118）；样品定位孔（109）内安装有半圆柱体状垫块（111），垫块（111）左侧是带凸台的圆柱体状压紧块（110），压紧块（110）的左端面与压杆（106）接触；块状的样品（112）安装在缺口（118）处；样品架（101）侧面有两个穿过底面且与其轴线均呈一夹角的左通孔（114）和右通孔（115），左通孔（114）内穿出样品（112）的导线（116），右通孔（115）内穿有参比电极（117）。2.根据权利要求1所述的测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的夹具，其特征在于压杆（106）能绕轴（105）转动，螺钉（102）穿过螺纹孔（107）后抵在样品架（101）侧面凹坑（108）内；垫块（111）右侧面紧贴样品定位孔（109）底部，且其半圆柱体的矩形平面正对样品定位孔（109）的缺口（118），压紧块（110）的右端面下方有压紧凸台（113）；样品（112）的摩擦测试面朝下，测试面的背面紧贴垫块（111）的矩形平面，样品（112）右侧面紧贴样品定位孔（109）底面，左侧面与压紧凸台（113）接触。3.测定小型试样摩擦腐蚀耦合电化学参数的实验方法，其特征在于，其步骤为：步骤（1）样品制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军伟，吴建华，戴乐阳，侯显斌，吴波，张贤慧，魏玉坤，杨阳，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：