一种缝隙腐蚀的高通量快速测量方法与流程

本发明涉及一种缝隙腐蚀评价方法，尤其是涉及一种缝隙腐蚀的高通量快速测量方法。

背景技术：

车身中使用大量的金属构件，在螺栓、铆钉等连接件中往往存在狭窄的缝隙，而这些缝隙在电解质环境下往往会形成缝隙腐蚀。在汽车锈蚀投诉中，因缝隙腐蚀导致的投诉也占到相当多的比例，因此在设计研发过程中，应合理规避可能潜在风险，根据相关文献显示，当缝隙宽度在0.025mm～0.1mm时，腐蚀速率最快，但这一结论更多的是针对普通碳钢，在汽车行业大举推进轻量化，以及新能源汽车的快速发展，大量的新型金属材料被广泛应用，因此针对不同金属材料的搭接腐蚀问题更加需要重视。

目前关于缝隙腐蚀的研究方法主要是针对试验样品进行腐蚀失重、缝隙部位腐蚀深度进行评价，此类方法试验周期长，误差较大，并且不能准确的得到关于缝隙对腐蚀速率的影响，缝隙腐蚀发生是否整个缝隙内部整体发生腐蚀，或是局部发生，这些都缺乏准确的数值去量化。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种缝隙腐蚀的高通量快速测量方法，实时检测待测金属位于缝隙的部位的电位和电流信息，对缝隙腐蚀进行快速评价。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种缝隙腐蚀的高通量快速测量方法，具体为：

将100根待测金属细丝通过环氧树脂固定在pvc套管内并呈10×10阵列分布，所述的待测金属细丝的横截面规格为1mm×1mm，长度为70mm，相邻2根待测金属细丝之间间隔1mm，构成阵列电极，采用饱和甘汞电极作为参比电极，所述的pvc套管通过压块支撑在片状材料上，所述的100根待测金属细丝一端通过dp接口封装，所述的dp接口与串联数据选择器后连接地线，部分待测金属细丝的另一端与片状材料之间构成缝隙，剩余的待测金属细丝的另一端裸露，所述的数据选择器通过100个继电器与单片机连接，所述的单片机连接有存储器和显示器，还通过ad转换器分别连接零内阻电流计和电压跟随器，保持阵列电极和参比电极按轴心竖直的方向置于设定温度的环境箱内，并向环境箱内注入模拟海水溶液直至模拟海水溶液淹没参比电极以及待测金属细丝与片状材料之间的缝隙；

所述的单片机首先控制电压跟随器与参比电极连接，单片机通过继电器控制数据选择器逐次扫描每根待测金属细丝的电位信息，循环100次后单片机控制零内阻电流计与参比电极连接，单片机通过继电器控制数据选择器逐次扫描每根待测金属细丝的电流信息，循环100次，完成1次扫描，并在显示器上显示所有待测金属细丝的电流和电位信息。

周期性获取每根待测金属细丝的电位信息和电流信息，通过对比位于缝隙区和非缝隙区的待测金属细丝在各个时刻的电位信息和电流信息，更加直观地获得待测金属位于缝隙区的接触面的腐蚀特征，叠加所有待测金属细丝的腐蚀特征获得阵列电极整体的高通量腐蚀特征。

进一步地，通过采用不同厚度的压块获取不同宽度的缝隙，所述的片状材料的材料选取范围包括玻璃、金属和塑料，可对金属在不同电解质溶液、温度和缝隙宽度下的缝隙腐蚀情况进行评价。

进一步地，所述的单片机采用siliconlabsf020型号，所述的ad转换器采用ads1211型号，最高采样频率为1000hz。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明基于微分原理在pvc套管内阵列分布若干待测金属细丝，制成阵列电极，pvc套管通过压块支撑在片状材料上，一部分待测金属细丝与片状材料之间形成缝隙，剩余待测金属细丝裸露，形成对比，将阵列电极和参比电极置于环境箱内，并向环境箱内注入模拟海水溶液直至淹没参比电极以及待测金属细丝与片状材料之间的缝隙，单片机通过控制数据选择器逐次连接每根待测金属细丝，同时还零内阻电流计和电压跟随器与参比电极的连接，实现逐次扫描待测金属细丝的电位和电流信息，该电位和电流信息通过与单片机连接的存储器和显示器分别存储和显示，实现待测金属表面局部电化学信息的高通量表征，将传统电化学测试的大电极分割成若干个小电极，小电极的电化学信息叠加又可以得到金属表面整体的电化学信息，同时通过对比缝隙区和非缝隙区，精确、快速的评价待测金属位于缝隙区的接触面的腐蚀情况，操作简单；

(2)本发明可采用不同厚度的压块获取不同宽度的缝隙，采用不同的电解质溶液以及环境箱温度，对金属在不同电解质溶液、温度和缝隙宽度下的缝隙腐蚀情况进行评价，同时采用不同材料制成的片状材料，片状材料包括玻璃、金属和塑料，可模拟金属与金属、金属与玻璃或金属与塑料的缝隙腐蚀，适用范围广；

(3)本发明将所有待测金属细丝(1)一端采用dp接口封装，dp接口串联数据选择器后接地，单片机通过继电器控制数据选择器依次将每根待测金属细丝接入电路，实现逐次扫描，结构简单。

附图说明

图1为阵列电极的结构示意图；

图2为阵列电极的底部示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为第一时刻的阵列电极电位分布图；

图5为第一时刻的阵列电极电流分布图；

图6为第二时刻的阵列电极电位分布图；

图7为第二时刻的阵列电极电流分布图；

图8为第三时刻的阵列电极电位分布图；

图9为第三时刻的阵列电极电流分布图；

图10为第四时刻的阵列电极电位分布图；

图11为第四时刻的阵列电极电流分布图；

图12为阵列电极电位和电流变化曲线图；

图中标号说明：

1.阵列电极，2.pvc套管，3.压块，4.玻璃片，5.数据选择器，6.零内阻电流计，7.电压跟随器.

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种缝隙腐蚀的高通量快速测量方法，具体为：

待测金属细丝1的数量为100根，100根待测金属细丝1呈10×10阵列分布，相邻2根待测金属细丝1之间间隔1mm，将100根待测金属细丝1通过填充环氧树脂的方式阵列分布在pvc套管2内，构成阵列电极wbe，采用饱和甘汞电极作为参比电极re，测金属细丝1的材料为纯铜t2，每根待测金属细丝1的横截面规格为1mm×1mm，长度为70mm，如图1，pvc套管2通过压块3支撑在片状材料4上，片状材料4采用玻璃片，100根待测金属细丝1的一端采用dp接口封装，dp接口串联数据选择器5后连接地线，单片机通过100个继电器与数据选择器5连接，部分待测金属细丝1的另一端与片状材料4之间构成缝隙，缝隙的宽度d＝0.1mm，如图2所示，阴影区域覆盖的待测金属细丝1与片状材料4之间构成缝隙，单片机连接有存储器和显示器，单片机通过ad转换器分别连接零内阻电流计6和电压跟随器7，将阵列电极和参比电极按照轴心垂直的方向置于环境箱内，环境箱至于室温环境下，并向环境箱内注入模拟海水溶液直至模拟海水溶液淹没参比电极以及待测金属细丝1与片状材料4之间的缝隙，模拟海水溶液为3.5wt.％氯化钠溶液，单片机采用siliconlabsf020型号，ad转换器采用ads1211型号；单片机先通过继电器控制参比电极与电压跟随器7连接，然后通过继电器控制数据选择器5，逐一导通每根待测金属细丝1，依次检测每根待测金属细丝1的电位信息，扫描每根待测金属细丝1的时间为1s，然后同理，单片机通过继电器控制参比电极与零内阻电流计6连接，通过继电器控制数据选择器5，逐一导通每根待测金属细丝1，依次检测每根待测金属细丝1的电流信息，完成1次检测，总共200s，重复检测过程直至48小时，与非缝隙区进行对比，获得待测金属位于缝隙区的接触面的腐蚀特征。

第一、二、三和四时刻的100根待测金属细丝的电位和电流分布图如图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，矩形框内的区域为缝隙区域，第一时刻为缝隙腐蚀初期，由图1可知，缝隙区与非缝隙区电位分布差异性很小，最负电位为-0.2078v，由图2可知，缝隙区与非缝隙区电流分布差异性很大，缝隙区为阴极电流，非缝隙区的部分待测金属细丝1出现阳极电流，表明已发生氧化腐蚀，最大的阳极电流值为2.10e-7a/cm2，缝隙腐蚀特征未出现，随着时间的推移至48h过程中，缝隙区与非缝隙区的电位和电流差异性逐渐变大，电位和电流的正最值和负最值集中在非缝隙区，非缝隙区未出现缝隙腐蚀特征，缝隙腐蚀特征主要集中在非缝隙区，呈现一定数目的阳极电流；如图12，非缝隙区电位平均低于缝隙区，最大电位差为25mv，随着浸泡时间的延长非缝隙区和缝隙区的电位差逐步减小，非缝隙区的电流远大于缝隙区的电流，且非缝隙区总是处于阳极电流即发生腐蚀，电流最大值约为1.50e-8a/cm²，而缝隙区长时间处于被保护范围，缝隙区的电流为阴极电流。

本实施例提出了一种缝隙腐蚀的高通量快速测量方法，采用阵列电极可以快速评价金属的缝隙腐蚀行为，有效缩短试验时间，同时使试验现象更加形象直观，便于理解。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。