专利名称：一种非导电性涂层氯离子穿透试验方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非导电性涂层氯离子穿透的试验方法和装置，用于测量和评价非 导电性涂层的耐氯离子穿透能力。
背景技术：
涂覆非导电性涂层，包括大多数有机涂层和无机涂层，是防止金属材料及构件腐 蚀的有效工艺。在海洋性大气、海水、含盐土壤等含氯离子环境中，氯离子穿透造成腐蚀破 坏是一种主要的破坏形式。不同工艺和材料形成的涂层的耐氯离子穿透性能存在很大的差 异，需要通过试验来评价这种差异。国内外对涂层耐海洋大气和海水环境的试验和评价一 直采用户外暴露、海水浸泡和盐雾试验方法。户外暴露试验方法和海水浸泡试验能够获得 真实可靠的试验数据，但试验时间较长。盐雾试验通过提高温度和溶解氧含量，加快氯离子 的穿透和基体金属的腐蚀，可以达到较快的试验和评价速度，但依然需要较长的试验时间。 一般的涂层要求耐盐雾试验500小时，对高耐蚀涂层要求达到1000小时以上。一般电化学 测试可以在8个小时内获得结果，如采用交流阻抗测试。但传统的电化学测试得到的结果 往往和实际性能有很大的差距，有些甚至会出现相反的评价结论。其主要原因是传统电化 学测试只考虑某一短时间内的性能，未能考虑性能随时间的变化。用电化学测试方法主要 在实验室里做较多的理论研究，没有形成实用的快速评价方法。

发明内容
本发明的目的是提供一种非导电性涂层氯离子穿透试验方法，以快速评价非导电 性涂层的耐氯离子穿透性能。本发明的另一个目的是提供一种非导电性涂层氯离子穿透试 验装置。本发明的第一目的是这样实现的
一种非导电性涂层氯离子穿透试验方法，其特征在于与电解池内电解液相接触的、表 面具有非导电性涂层的金属基试验样品和辅助电极分别与电源模块的两极相连，当对样品 施加正电压时，通过检测电流来间接检测氯离子穿透涂层到达金属基的速率；完成一次电 流测量后，电源模块提供交替的正脉冲和负脉冲电压来加速氯离子穿透涂层；依次重复上 述步骤进行非导电性涂层氯离子穿透试验。所述电解液为氯化钠溶液。本发明的第二目的是这样实现的
一种非导电性涂层氯离子穿透试验装置，其特征在于所述装置包括 电解池内部装有电解液，并且安装了表面具有非导电性涂层的金属基试验样品和辅 助电极，这两个电极分别与电源的两极相连；
电源模块通过导线与试验样品和辅助电极相接，当测量氯离子穿透电流时对样品施 加正电压，其它时候对样品交替施加正脉冲和负脉冲电压；
电流检测模块连接在电路中，测量通过已知面积的样品的电流强度，以间接检测氯离子穿透涂层到达金属基的速率。所述电解液为氯化钠溶液。所述电源模块中的电源为两个极性相反的直流主电源和直流辅助电源。所述电解池底部设置有开口，试验样品被基础平台与开口处的密封垫圈夹在中 间。所述试验样品和辅助电极相对设置。为了加速氯离子的穿透，所述电解池设置于恒温水浴中。所述直流源包括主电源和辅助电源，正向的主电源的输出电压范围为0 5V，反 向的辅助电源的输出电压范围为O 3V。所述电流检测模块检测氯离子穿透电流，检测精度为士 InA，通过AD转换模块实 现测量结果的输出。本发明的有益效果为
(1)本测量装置能够通过精确测量发生电解或化学反应的氯离子产生的电流，从而精 确测量穿透涂层到达金属基体表面的氯离子的量；
(2)本测量装置能够通过施加低频方波电应力的方法，对涂层产生一种“氯离子冲击” 效应，加速氯离子的穿透，从而缩短测量时间。(3)本测量装置可以通过与恒温水浴联合使用而引入热应力，进一步加速氯离子 的穿透，从而进一步缩短测量时间。


图1为本发明实施例1结构示意图； 图2为实施例2的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施例做详细描述 实施例1
一种非导电性涂层氯离子穿透试验方法，在电解池中安装样品和辅助电极，电源模块 对样品交替施加阳极极化电压(正电压)和阴极极化电压(负电压)，正电压使氯离子迁移到 非导电性涂层表面并进而穿透该涂层到达金属基体表面；负电压使得氯离子离开金属基体 表面。这样采用施加交变低频方波电应力，从而对非导电性涂层表面产生一种“氯离子冲 击”效应，从而提高氯离子穿透速度。氯离子迁移并穿透的量通过电流检测模块进行检测；所述电流检测精度为 士 InA，通过AD转换模块实现测量结果的输出。如图1所示
所述直流源包括主电源h和辅助电源g，主电源h在试验样品4上施加正向脉冲；辅助 电源g在试验样品4上施加反向脉冲。试验样品4和辅助电极5安装在电解池3中，同时 在电解池3中注入一定浓度的氯化钠溶液作为电解液1。当施加正向脉冲时，氯离子向阳 极(样品)迁移，使氯离子逐渐穿透到试验样品4金属基体上，产生金属氯化物或被电解成 氯气；当施加反向脉冲时，氯离子被抽离阳极(样品)；通过单片机控制开关Kl在试验样品和辅助电极之间施加交变低频方波电应力；当电解池3安装在恒温水浴上时，可以进一步 施加热应力，进一步加速氯离子的穿透，从而进一步缩短测量时间；控制开关包括Kl和K2， Kl通过单片机控制，在试验样品4和辅助电极5之间施加交变低频方波电应力；控制开关 K2依次接通b点和c点，接通b点时穿透涂层的氯离子的量通过电流检测模块2可以得到 精确测量，接通c点时试验装置对涂层施加交变低频方波电应力，从而产生一种“氯离子冲 击”效应，加速氯离子的穿透。所述主电源的输出电压范围为0 5V，辅助电源的输出电压范围为0 3V。主电 源的电压足以使氯离子放电，辅助电源电压仅将氯离子驱离涂层表面即可，而不至于产生 其他离子的干扰。电源模块内的控制模块包括脉冲发生器、和继电器；脉冲发生器产生低频信号，控 制继电器导通主电源h或辅助电源g，对涂层产生一种“氯离子冲击”效应；
电流检测模块检测穿透电流，检测精度为士 InA，通过AD转换模块实现测量结果的输出。实施例2
如图2所示
与实施例1不同的是，电解池包括基础平台2-2、电解槽3、和密封垫圈2-1 ；电解槽3安 装在基础平台2-2上，密封垫圈2-1安装在电解槽3的开口处；试验样品4安装在密封垫圈 2-1与基础平台2-2之间；基础平台2-2与电解槽3之间用螺栓连接并紧固；密封垫圈2-1 使电解液不渗漏并起限定测量面积的作用；试验时在电解槽3中注入含氯离子的水溶液， 同时安装辅助电极5。
权利要求
1.一种非导电性涂层氯离子穿透试验方法，其特征在于与电解池内电解液相接触 的、表面具有非导电性涂层的金属基试验样品和辅助电极分别与电源模块的两极相连，当 样品施加正电压时，通过检测电流来间接检测氯离子穿透涂层到达金属基的速率；完成一 次电流测量后，电源模块对样品交替施加正脉冲和负脉冲电压来加速氯离子穿透涂层；依 次重复上述步骤进行非导电性涂层氯离子穿透试验。
2.如权利要求1所述的非导电性涂层氯离子穿透试验方法，其特征在于所述电解液 为氯化钠溶液。
3.一种非导电性涂层氯离子穿透试验装置，其特征在于所述装置包括电解池内部装有电解液，并且安装了表面具有非导电性涂层的金属基试验样品和辅 助电极，这两个电极分别与电源的两极相连；电源模块通过导线与试验样品和辅助电极相接，当测量氯离子穿透电流时对样品施 加正电压，其它时候对样品交替施加正脉冲和负脉冲电压；电流检测模块连接在电路中，测量通过已知面积的样品的电流强度，以间接检测氯离 子穿透涂层到达金属基的速率。
4.如权利要求3所述的非导电性涂层氯离子穿透试验装置，其特征在于所述电源模 块中的电源为两个极性相反的直流主电源和直流辅助电源。
5.如权利要求3或4所述的非导电性涂层氯离子穿透试验装置，其特征在于所述电 解池底部设置有开口，试验样品被基础平台与开口处的密封垫圈夹在中间。
6.如权利要求5所述的非导电性涂层氯离子穿透试验装置，其特征在于所述试验样 品和辅助电极相对设置。
7.如权利要求6所述的非导电性涂层氯离子穿透试验装置，其特征在于所述电解池 设置于恒温水浴中。
8.如权利要求7所述的非导电性涂层氯离子穿透试验装置，其特征在于所述主电源 的输出电压范围为0 5V，辅助电源的输出电压范围为0 3V。
全文摘要
本发明公开了一种非导电性涂层氯离子穿透试验方法和装置，所述方法为与电解池内电解液相接触的、表面具有非导电性涂层的金属基试验样品和辅助电极分别与电源模块的两极相连，当对样品施加正电压时，通过检测电流来间接检测氯离子穿透涂层到达金属基的速率；完成一次电流测量后，电源模块对样品交替施加正脉冲和负脉冲电压来加速氯离子穿透涂层；依次重复上述步骤进行非导电性涂层氯离子穿透试验。本方法和装置能够通过精确测量发生电解或电化学反应的氯离子产生的电流，从而精确测量穿透涂层到达金属基体表面的氯离子的量，并且对涂层产生一种“氯离子冲击”效应，加速氯离子的穿透，从而缩短测量时间。
文档编号G01N17/02GK102004072SQ20101028736
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者封先河, 张伦武, 李迪凡, 杨万均, 杨晓然, 牟献良 申请人:中国兵器工业第五九研究所