专利名称：一种研究磁场载荷下金属电化学行为的实验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于材料腐蚀研究技术领域，具体的说是提供了ー种可调节加载磁场大小和方向的电化学实验装置，用以研究磁场载荷下的金属电化学行为。
背景技术：
随着科技的进步，电子元器件的集成化和微型化进ー步提升，电エ用钢的使用也日趋广泛。电子器件和电エ用钢多在电场和磁场环境下工作，而电场和磁场对金属腐蚀过程有明显影响，通常会加速腐蚀过程中离子的迁移，促进腐蚀的发展。磁场的的影响主要起源于溶液中的离子在电场カ和洛伦兹力共同作用下发生偏转而引起电极表面液层的扰动，加强了液相对流，促使电极附近积累的金属离子与溶剂相互作用的产物向溶液体相扩散，从而影响金属的溶解行为，因此磁场载荷下的金属腐蚀行为成为研究热点。
电化学方法是研究金属腐蚀行为的有力手段，开展磁场载荷下金属电化学行为的研究对于研究磁场载荷下的金属腐蚀行为有重要意义。目前实验室手段主要通过外加永磁铁的方式加载磁场，但此方式只能提供単一方向单ー强度的磁场，远不能满足金属电化学行为研究对磁场強度、磁场方向等因素变化的要求。

发明内容
本发明的目的在于提供ー种研究磁场载荷下金属电化学行为的实验装置，解决以往设备使用过程中磁场强度不可调、磁场方向不可调的问题，实现ー种结构简单、轻巧方便、磁场可控的研究磁场载荷下金属电化学行为的实验装置及方法。本发明包括磁场发生装置、电化学反应池和电化学测试系统。包括磁场发生装置、电化学反应池和电化学测试系统；所述的磁场发生装置由可变脉冲兼恒压恒流电源(I)、电エ铜线圈(2)、电エ铁芯(3)、磁场上臂(4)、磁场下臂(5)、可动立柱(6)、风扇(7)、底座⑶和特斯拉计(9)组成，所述的电エ铜线圈⑵绕在电エ铁芯⑶上，可变脉冲兼恒压恒流电源⑴与电エ铜线圈⑵相连接，磁场上臂(4)、磁场下臂(5)、可动立柱(6)与电エ铁芯(3)相连接，特斯拉计(9)的探头位于磁场下臂(5)和可动立柱(6)构成的两磁极之间，螺栓(10)连接磁场上臂(4)与可动立柱￠);所述的电化学反应池由电解池(11)及上盖(12)、參比电极(13)、辅助电极(14)和样品台(15)组成，电解池上盖(12)位于电解池(11)上端，电解池上盖(12)中心设有方形孔(16)，旁边设有參比电极插孔(17)、辅助电极插孔(18)和工作电极插孔(19)，工作电极、參比电极和辅助电极构成电化学测试所需的三电极体系，并分别引出导线与电化学测试系统的相应端ロ相连；所述的电化学测试系统由恒电位仪、恒电流仪及数字信号发生和采集系统组成，可供交流阻抗及极化曲线等电化学信息的采集。本发明是ー种研究磁场载荷下金属电化学行为的专用实验装置，能够替代现有试验设备，达到国家标准(GB)和ISO标准中的磁场设备标准要求。与传统的永磁铁加载磁场装置相比具有參数可控、精度高、结构简单、小巧、操作简单等优点。


图I为磁场发生装置结构示意2为电化学反应池主视3为电化学反应池俯视4为磁场影响下示例曲线其中，可变脉冲兼恒压横流电源(I)、电エ铜线圈(2)、电エ铁芯(3)、磁场上臂
(4)、磁场下臂(5)、可动立柱(6)、风扇(7)、底座(8)、特斯拉计(9)、螺栓(10)、电解池
(11)及上盖(12)、參比电极(13)、辅助电极(14)、样品台(15)、方形孔(16)、參比电极插孔(17)、辅助电极插孔(18)、工作电极插孔(19)、工作电极(20)
具体实施例方式图I、图2和图3为本发明的一种实施方式。本发明包括磁场发生装置、电化学反应池和电化学测试系统。磁场发生装置结构示意图如图I所示，电エ铜线圈(2)紧密均匀绕在电エ铁芯(3)上，可变脉冲兼恒压恒流电源(I)与电エ铜线圈(2)相连接，利用电磁感应原理在电エ铁芯(3)上下两端形成磁场的两极，磁场经磁场上臂(4)、可动立柱(6)和磁场下臂(5)在特斯拉计(9)处形成相对磁极，特斯拉计(9)的探头用以測量加载磁场的磁场强度。通过调节可变脉冲兼恒压恒流电源(I)，可以为电エ铜线圈(2)提供不同大小和方向的电流，从而产生可变磁场。通过旋转螺栓(10)控制可动立柱(6)升降，调节两磁极间的距离。电化学反应池位于可动立柱(6)和磁场下臂(5)构成的两磁极之间，可动立柱(6)穿过电解池上盖(12)的方形孔(16)，与样品台(15)接近，以便靠近工作电极。參比电扱、辅助电极和工作电极的导线通过參比电极插孔(17)、辅助电极插孔(18)和工作电极插孔
(19)与电化学测试系统的相应端ロ相连，供交流阻抗及极化曲线等电化学信息的采集。实施例表I为实施例中磁场发生装置线圈的相关參数，图4为实施例中实验装置测得的黄铜在0. IMNaHSO3溶液中的极化曲线，可以看出IOOmT的磁场强度可以明显影响黄铜极化过程中的阴极和阳极电流密度。表I
线圈截面「64*100
线径(mn)2
匝数(匝)32*50=1600
长度(m)412
重量(kg)13.83电阻(ohm)I" 2. 47
(热)功率(w)121.03 20mm间距平均磁感应强度(T) 0. 38这里尽力提醒注意的是上述说明中涉及的实例中的各个部件只是首选实例的一种设计，设计主要考虑了便于加工和降低成本。本发明实现了ー种研究磁场载荷下金属电化学行为的实验装置及方法，适合于材料腐蚀研究等相关技术领域。
权利要求
1.一种研究磁场载荷下金属电化学行为的实验装置，其特征为包括磁场发生装置、电化学反应池和电化学测试系统；所述的磁场发生装置由可变脉冲兼恒压恒流电源(I)、电工铜线圈(2)、电工铁芯(3)、磁场上臂(4)、磁场下臂(5)、可动立柱(6)、风扇(7)、底座(8)和特斯拉计(9)组成，所述的电工铜线圈(2)绕在电工铁芯(3)上，可变脉冲兼恒压恒流电源⑴与电工铜线圈⑵相连接，磁场上臂(4)、磁场下臂(5)、可动立柱(6)与电工铁芯(3)相连接，特斯拉计(9)的探头位于磁场下臂(5)和可动立柱(6)构成的两磁极之间，螺栓(10)连接磁场上臂(4)与可动立柱￠);所述的电化学反应池由电解池(11)及上盖(12)、参比电极(13)、辅助电极(14)和样品台(15)组成，电解池上盖(12)位于电解池(11)上端，电解池上盖(12)中心设有方形孔(16)，旁边设有参比电极插孔(17)、辅助电极插孔(18)和工作电极插孔(19)，工作电极、参比电极和辅助电极构成电化学测试所需的三电极体系，并分别引出导线与电化学测试系统的相应端口相连；所述的电化学测试系统由恒电位仪、恒电流仪及数字信号发生和采集系统组成，可供交流阻抗及极化曲线等电化学信息的采集。
全文摘要
本发明一种研究磁场载荷下金属电化学行为的实验装置及方法，提供了一种可调节加载磁场大小和方向的电化学实验装置和方法，用以研究磁场载荷下的金属电化学行为。本发明包括磁场发生装置、电化学反应池和电化学测试系统。通过调节电源，控制磁场发生装置提供不同方向、不同强度的单一或交变磁场载荷，为电化学反应池在可控磁场环境下测试提供准确载荷，三电极体系与电化学测试系统相连可实现交流阻抗、极化曲线等电化学信息的采集，可以满足磁场载荷下金属电化学行为研究的需要。
文档编号G01N17/02GK102866105SQ20121035336
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者董超芳, 邹士文, 肖葵, 吴俊升, 徐路遥, 李晓刚 申请人:北京科技大学