本發(fā)明涉及一種電化學腐蝕實驗溫度控制裝置，屬于實驗設備技術領域。適用于材料科學、機械工程科學的測定材料耐腐蝕性能的電化學腐蝕實驗。

背景技術：

一些合金具有較低的電極腐蝕電位，在潮濕的空氣中易產(chǎn)生點腐蝕，與其它金屬接觸時易產(chǎn)生微電偶腐蝕，在潮濕空氣中承載時易產(chǎn)生應力腐蝕，腐蝕產(chǎn)生的孔洞和裂紋也會成為疲勞裂紋的形核源。因此，這些零件會在服役過程中因應力腐蝕的作用而失效，最終導致破壞性事故發(fā)生，因此抗腐蝕性是重要的技術指標。

一些合金的耐腐蝕性差，限制其廣泛應用，例如鎂合金。鎂合金在大氣和溶液中極易發(fā)生氧化和發(fā)生電化學腐蝕。許多用戶在設計中因為鎂的這種化學活性而未選用鎂合金，因此許多研究注重提高類似于鎂合金的合金材料的耐腐蝕性。這類合金材料經(jīng)常被應用于航空業(yè)、汽車業(yè)，其工作環(huán)境溫度范圍從低溫的零下幾十度到高溫的幾十度。但很少有研究在這溫度范圍內(nèi)材料的腐蝕性能，大多研究室溫下材料的耐腐蝕性能，特別是很少有研究零下溫度材料的耐腐蝕性能。

申請?zhí)枮?01310255837.6的專利提出了一種更真實地反應在加載狀態(tài)下電解液的溶液參數(shù)對材料表面狀態(tài)的影響的原位加載的電化學腐蝕模擬裝置，但此裝置適用于應力腐蝕實驗而不適用于電化學腐蝕實驗；申請?zhí)枮?01210309861.9的專利提出了一種在電化學腐蝕測量實驗中觀察金屬材料表面變化的電化學腐蝕測量原位觀察實驗裝置；申請?zhí)枮?00610078817.6的專利提出了一種在測試時將信息處理器測試的ic芯片的溫度保持在規(guī)定溫度的溫度控制裝置；申請?zhí)枮?01280072812.6的專利提出了一種在熱軋生產(chǎn)線上使用的溫度控制裝置。未發(fā)現(xiàn)適用于電化學腐蝕實驗的溫度控制裝置，也未發(fā)現(xiàn)有控制腐蝕環(huán)境溫度的電化學腐蝕實驗設備。

技術實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)對電化學實驗腐蝕溫度控制，本發(fā)明提供了一種電化學腐蝕實驗溫度控制裝置。本發(fā)明提出的電化學腐蝕實驗溫度控制裝置，包括溫度控制系統(tǒng)以及電化學腐蝕實驗部分；

所述溫度控制系統(tǒng)組成包括：箱體外殼、制熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、控溫腔溫度傳感器、出水口、控溫腔、散熱器、控制器、顯示器、鍵盤。制熱系統(tǒng)包括加熱器、制熱循環(huán)水泵、制熱控制電磁水閥、管道。制冷系統(tǒng)包括制冷器、制冷循環(huán)水泵、制冷控制電磁水閥、管道；加熱器、控溫腔溫度傳感器、制熱循環(huán)水泵、制冷循環(huán)水泵、制熱控制電磁水閥、制冷控制電磁水閥、散熱器、制冷器、顯示器和鍵盤連接到控制器。

所述電化學腐蝕實驗部分組成包括：電極、燒杯、腐蝕液、燒杯固定結(jié)構、試樣、實驗腔溫度傳感器和實驗腔。燒杯固定結(jié)構包括燒杯防抖動結(jié)構和燒杯密封裝置。試樣固定在電極上，電極接外接測量電路。實驗腔溫度傳感器接控制器。

制熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)安裝在箱體外殼內(nèi)，制熱系統(tǒng)安裝在箱體外殼左側(cè)，制冷系統(tǒng)安裝在箱體外殼右側(cè)。控溫腔位于箱體外殼中間，固定在箱體外殼的上壁?？販厍坏撞抗潭ㄓ袩蓝秳咏Y(jié)構，其上安裝有燒杯?？販厍簧习惭b燒杯密封裝置，固定密封燒杯。電極安裝在燒杯中間，電極下端浸泡在燒杯中的腐蝕液中，上端穿過燒杯密封裝置，與外接測量電路連接。制熱系統(tǒng)的加熱器安裝在箱體外殼左壁的底部，制熱循環(huán)水泵安裝于制熱系統(tǒng)的進水處，通過管道與制熱控制電磁水閥連接，制熱控制電磁水閥通過管道與控溫腔連接；散熱器安裝在箱體外殼右壁的底部，其上安裝制冷系統(tǒng)的制冷器，制冷循環(huán)水泵安裝于制冷系統(tǒng)的進水處，通過管道與制冷控制電磁水閥連接，制冷控制電磁水閥通過管道與控溫腔連接；控溫腔溫度傳感器安裝在控溫腔內(nèi)，實驗腔溫度傳感器安裝在實驗腔內(nèi)，實驗腔位于控溫腔內(nèi)部，通過水浴加熱/制冷方式，使控溫腔內(nèi)的水升溫和降溫，間接使實驗腔內(nèi)的腐蝕液隨之升溫或降溫。鍵盤和顯示器緊挨著安裝在箱體外殼的表面；控制器安裝在箱體外殼的右壁上，出水口位于控溫腔底部。

鍵盤為輸入設備，在初始化后，設置實驗腔溫度；在實驗過程中，暫停和重啟實驗。溫度傳感器輸入溫度信號至控制器，控制器輸出控制信息至各執(zhí)行部件；控制加熱器、制熱電磁水閥、制熱循環(huán)水泵、制冷控制電磁水閥、制冷循環(huán)水泵、散熱器和制冷器接受控制器傳遞的控制信息，執(zhí)行相應動作。顯示器接受控制器的顯示信息，顯示相應的信息。

具體操作步驟為：

(1)打開燒杯密封裝置，取出燒杯，從燒杯安裝處向控溫腔內(nèi)注水至水位標志線。

(2)安裝燒杯，將配置好的腐蝕液導入燒杯直至液面達燒杯3/4標志線。

(3)將試樣安裝在電極上，電極下端浸泡在腐蝕液中。

(4)安裝燒杯密封裝置，并將電極接外接測量電路，接通電源。

(5)啟動裝置，待初始化結(jié)束后設置溫度。

(6)溫度設置完成后，進入自動控溫、自動恒溫，外接測量電路測量實驗數(shù)據(jù)。

(7)當需要停止恒溫，取出試樣觀察腐蝕形貌時，按下暫停，取件觀察即可。

(8)觀察結(jié)束，關閉暫停，即可繼續(xù)自動恒溫。

(9)實驗結(jié)束，關閉電源，取出試樣，回收腐蝕液，清洗實驗腔。

上述自動控溫：

控溫腔溫度傳感器輸出控溫腔的溫度，由控制器讀取該溫度值，與設定溫度比較。

初始時若控溫腔溫度值高于設定溫度值，則進行制冷，打開制冷器、制冷控制電磁水閥，關閉制熱控制電磁水閥，啟動制冷循環(huán)水泵，開啟散熱器，對制冷器進行散熱?？刂破鲗崟r監(jiān)測控溫腔的溫度，當控溫腔溫度達到設定溫度，停止制冷，關閉制冷器，并延時30秒關閉散熱器，繼續(xù)運行制冷循環(huán)水泵促進水循環(huán)，進行自動恒溫。

初始時若控溫腔溫度值低于設定溫度值，則進行制熱，打開加熱器、制熱控制電磁水閥，關閉制冷控制電磁水閥，啟動制熱循環(huán)水泵。當控溫腔溫度達到設定溫度，停止制熱，關閉加熱器，繼續(xù)運行制熱循環(huán)水泵促進水循環(huán)，進行自動恒溫。

上述自動恒溫：

在制冷情況下，一旦實驗腔溫度達到設定溫度，依次關閉制冷循環(huán)水泵、制冷控制電磁水閥，停止水循環(huán)。在制熱情況下，一旦實驗腔溫度達到設定溫度，依次關閉制熱循環(huán)水泵、制熱控制電磁水閥，停止水循環(huán)。如果控制器檢測到實驗腔溫度高于(或低于)設定溫度0.5攝氏度，則進行制冷或制熱；控制器實時檢測，實現(xiàn)自動恒溫。實驗腔的溫度控制范圍為-30～100℃。

本發(fā)明的主要創(chuàng)新點：

1.本發(fā)明實現(xiàn)了電化學腐蝕實驗腐蝕環(huán)境溫度控制，為電化學實驗提供了可控制腐蝕環(huán)境溫度的實驗環(huán)境。

2.本發(fā)明實現(xiàn)了腐蝕環(huán)境溫度的自動控制和顯示。

3.本發(fā)明設計了燒杯固定結(jié)構，固定密封燒杯，減少因外界環(huán)境因素對實驗造成的干擾。

附圖說明

圖1為文獻所述電化學腐蝕實驗的實驗示意圖。

圖2為本文所述電化學腐蝕實驗溫度控制裝置的示意圖。

圖3為本文所述電化學腐蝕實驗溫度控制裝置的電氣模塊示意圖。

圖4為本文所述電化學腐蝕實驗溫度控制裝置的控制流程圖。

圖5為本文所述電化學腐蝕實驗溫度控制裝置的自動控溫流程圖。

圖6為本文所述電化學腐蝕實驗溫度控制裝置的自動恒溫流程圖。

圖中標號示意如下：

1-箱體外殼，2-加熱器，3-制熱系統(tǒng)，4-出水口，5-制熱循環(huán)水泵，6-制熱控制電磁水閥，7-制冷循環(huán)水泵，8-控溫腔溫度傳感器，9-制冷控制電磁水閥，10-燒杯，11-電極，12-鍵盤，13-燒杯密封裝置，14-實驗腔溫度傳感器，15-實驗腔，16-燒杯防抖動結(jié)構，17-顯示器，18-控制器，19-制冷系統(tǒng)，20-制冷器，21-散熱器，22-控溫腔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。如圖2所示：

所述溫度控制系統(tǒng)組成包括：箱體外殼1、制熱系統(tǒng)3、制冷系統(tǒng)19、控溫腔溫度傳感器8、出水口4、控溫腔22、散熱器21、控制器18、顯示器17、鍵盤12。制熱系統(tǒng)3包括加熱器2、制熱循環(huán)水泵5、制熱控制電磁水閥6、管道。制冷系統(tǒng)19包括制冷器20、制冷循環(huán)水泵7、制冷控制電磁水閥9、管道?？販厍粶囟葌鞲衅?、制熱循環(huán)水泵5、制冷循環(huán)水泵7、制熱控制電磁水閥6、制冷控制電磁水閥9、散熱器21、顯示器17和鍵盤12連接到控制器18。

所述電化學腐蝕實驗部分組成包括：電極11、燒杯10、腐蝕液、燒杯固定結(jié)構、試樣、實驗腔15、實驗腔溫度傳感器14。燒杯固定結(jié)構包括燒杯防抖動結(jié)構16和燒杯密封裝置13。試樣固定在電極11上，電極11接外接測量電路。實驗腔溫度傳感器14接控制器18。

制熱系統(tǒng)3和制冷系統(tǒng)19安裝在箱體外殼1內(nèi)，制熱系統(tǒng)3安裝在箱體外殼1左側(cè)，制冷系統(tǒng)19安裝在箱體外殼1右側(cè)?？販厍?2位于箱體外殼1中間，固定在箱體外殼1的上壁。控溫腔22底部固定有燒杯防抖動結(jié)構16，其上安裝有燒杯10?？販厍?2上安裝燒杯密封裝置13，固定密封燒杯10。電極11安裝在燒杯10中間，電極11下端浸泡在燒杯10中的腐蝕液中，上端穿過燒杯密封裝置13，與外接測量電路連接。制熱系統(tǒng)3的加熱器2安裝在箱體外殼1左壁的底部，制熱循環(huán)水泵5安裝于制熱系統(tǒng)3的進水處，通過管道與制熱控制電磁水閥6連接，制熱控制電磁水閥6通過管道與控溫腔22連接；散熱器21安裝在箱體外殼1右壁的底部，其上安裝制冷系統(tǒng)19的制冷器20，制冷循環(huán)水泵7安裝于制冷系統(tǒng)19的進水處，通過管道與制冷控制電磁水閥9連接，制冷控制電磁水閥9通過管道與控溫腔22連接；控溫腔溫度傳感器8安裝在控溫腔22內(nèi)，實驗腔溫度傳感器14安裝在實驗腔15內(nèi)，實驗腔15位于控溫腔22內(nèi)部，通過水浴加熱/制冷方式，使控溫腔22內(nèi)的水升溫和降溫，間接使實驗腔15內(nèi)的腐蝕液隨之升溫或降溫。鍵盤12和顯示器17緊挨著安裝在箱體外殼1的表面，都與控制器18相連。控制器18安裝在箱體外殼1的右壁上。出水口4位于控溫腔22底部。

如圖3所示：鍵盤12為輸入設備，在初始化后，設置實驗腔22溫度；在實驗過程中，暫停和重啟實驗。溫度傳感器輸入溫度信號至控制器18，控制器18輸出控制信息至各執(zhí)行部件；控制加熱器2、制熱電磁水閥6、制熱循環(huán)水泵5、制冷控制電磁水閥9、制冷循環(huán)水泵7、散熱器21和制冷器20接受控制器18傳遞的控制信息，執(zhí)行相應動作。顯示器17接受控制器18的顯示信息，顯示相應的信息。

具體操作步驟為：

(1)打開燒杯密封裝置13，取出燒杯10，從燒杯10安裝處向控溫腔22內(nèi)注入水，直至水位到達水位標志線。

(2)安裝燒杯10，將配置好的腐蝕液導入燒杯10直至液面達燒杯10的3/4標志線。

(3)將試樣安裝在電極11上，電極11浸泡在腐蝕液中。

(4)安裝燒杯密封裝置13，并將電極11接外接測量電路，接通電源。

(5)啟動裝置，待初始化結(jié)束后設置溫度。

(6)溫度設置完成后，進入自動控溫、自動恒溫，外接測量電路測量實驗數(shù)據(jù)。

(7)當需要停止恒溫，取出試樣觀察腐蝕形貌時，按下暫停，取件觀察即可。

(8)觀察結(jié)束，關閉暫停，即可繼續(xù)自動恒溫。

(9)實驗結(jié)束，關閉電源，取出試樣，回收腐蝕液，清洗實驗腔15。

上述自動控溫，如圖5所示：

控溫腔溫度傳感器8輸出控溫腔22的溫度，由控制器18讀取該溫度值，與設定溫度進行比較。初始時若控溫腔22溫度值高于設定溫度值，則進行制冷，打開制冷器20、制冷控制電磁水閥9，關閉制熱控制電磁水閥6，啟動制冷循環(huán)水泵7，開啟散熱器21，對制冷器20進行散熱。控制器18實時監(jiān)測控溫腔22溫度，當控溫腔22溫度達到設定溫度，停止制冷，關閉制冷器20，并延時30秒關閉散熱器21，繼續(xù)運行制冷循環(huán)水泵7促進水循環(huán)，進行自動恒溫。初始時若控溫腔22溫度值低于設定溫度值，則進行制熱，打開加熱器2、制熱控制電磁水閥6，關閉制冷控制電磁水閥9，啟動制熱循環(huán)水泵5。當控溫腔22溫度達到設定溫度，停止制熱，關閉加熱器2，繼續(xù)運行制熱循環(huán)水泵5促進水循環(huán)，進行自動恒溫。

上述自動恒溫，如圖6所示：

在制冷情況下，一旦實驗腔15溫度達到設定溫度，依次關閉制冷循環(huán)水泵7、制冷控制電磁水閥9，停止水循環(huán)。在制熱情況下，一旦實驗腔15溫度達到設定溫度，依次關閉制熱循環(huán)水泵5、制熱控制電磁水閥6，停止水循環(huán)。如果控制器18檢測到實驗腔15溫度高于(或低于)設定溫度0.5攝氏度，則進行制冷(制熱)，如前所述?？刂破?8實時檢測，實現(xiàn)自動恒溫。實驗腔15的溫度控制范圍為-30～100℃。