一種基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置，所述的性能原位檢測裝置包括微電極、有機涂層/金屬基體體系、原位測量用電解池及便攜式電化學工作站；微電極預先植入有機涂層/金屬基體體系中的涂層內(nèi)部，原位測量用電解池緊壓在涂層表面并通過密封橡膠圈實現(xiàn)密封，金屬基體、微電極及外置電極通過各自引線分別與便攜式電化學工作站對應電極接口相連接。本發(fā)明的優(yōu)點：微電極的植入解決了厚膜化的涂層無法有效進行原位性能檢測的問題；不會對涂層的防護性能產(chǎn)生明顯影響；保證了電化學測試結(jié)果的準確性；對微電極引線接頭部位進行特殊固定和保護，使其不易受到深海高壓或其他外界環(huán)境的破壞。
【專利說明】
-種基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及深海環(huán)境下有機防護涂層領(lǐng)域中的涂層性能的檢測裝置，特別設及了 一種基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機防護涂層是深海環(huán)境下金屬防護的重要手段之一。對涂層防護性能的監(jiān)檢測 在涂層壽命預測、涂層檢修和安全防護方面具有非常重要的意義。傳統(tǒng)的有機涂層實驗室 評價方法主要通過測量涂層的表觀性能參數(shù)來對涂層失效進行評估，其評價結(jié)果往往滯后 于涂層真實的失效歷程，或者與現(xiàn)場觀察結(jié)果不符。
[0003] 因此，基于電化學測量的原位、實時涂層監(jiān)檢測是評價涂層防護狀態(tài)最好的方法。 然而，深海環(huán)境下所用重防腐涂料具有厚膜化特征，其干膜厚度往往在200到300 y m W上， 目前的電化學測量裝置無法獲得有效的測量結(jié)果。為此，在基于預埋微電極技術(shù)的條件下， 實現(xiàn)有機涂層原位的電化學測試，將為現(xiàn)場涂層防護性能監(jiān)檢測提供便利的手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決厚膜涂層或多涂層體系的性能原位監(jiān)檢測問題，特提供 了一種基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置。 陽〇化]本發(fā)明提供了一種基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置，其特征 在于，所述的性能原位檢測裝置包括微電極、有機涂層/金屬基體體系、原位測量用電解池 及便攜式電化學工作站；
[0006] 微電極預先植入有機涂層/金屬基體體系中的涂層內(nèi)部，原位測量用電解池緊壓 在涂層表面并通過密封橡膠圈實現(xiàn)密封，金屬基體、微電極及外置電極通過各自引線分別 與便攜式電化學工作站對應電極接口相連接。
[0007] 所述微電極包括：圓環(huán)狀傳感器、引線接頭、電極引線和封裝用環(huán)氧樹脂。
[0008] 所述圓環(huán)狀傳感器及引線接頭呈絲狀，其材料為金、銷等電極電位較穩(wěn)定的金屬； 傳感器金屬絲的直徑為10 y m，引線接頭的直徑為500 y m ;
[0009] 圓環(huán)狀傳感器與引線接頭的一端相連接，位于涂層內(nèi)部；引線接頭的另一端與電 極引線相連接，延伸至涂層外，其連接處采用環(huán)氧樹脂封裝，保護接口并與外界環(huán)境電絕 緣。
[0010] 所述有機涂層分兩層，第一層涂覆在基體金屬表面并完全固化，微電極植入其中， 第二層涂層位于之上。
[0011] 所述電解池的池壁底部嵌有密封用橡膠圈，電解池上蓋有開口，方便填充溶液及 固定外置電極。
[0012] 在現(xiàn)場對預裝有微電極的涂層體系進行電化學阻抗測試。通過與電化學工作站不 同的連接方式能夠測量部分厚度涂層或多涂層體系中不同涂層的性能，實現(xiàn)涂層電化學檢 測的現(xiàn)場應用。所述的電化學阻抗測試如下：
[001引 （I)涂層內(nèi)層：微電極引線連接電化學工作站參比電極接口，基體金屬引線連接 電化學工作站工作電極接口，外置銷電極連接電化學工作站對電極接口；
[0014] 似涂層外層：微電極引線連接電化學工作站參比電極接口，基體金屬引線連接 電化學工作站對電極接口，外置銷電極連接電化學工作站工作電極接口；
[0015] (3)整個涂層：基體金屬引線連接電化學工作站工作電極接口，外置銷電極連接 電化學工作站對電極接口，外置Ag/AgCl電極連接電化學工作站參比電極接口。
[0016] 獲得數(shù)據(jù)后，通過涂層低頻阻抗模值問。.1H,及涂層高頻電容值Ce,可快速定量評 價涂層的服役狀態(tài)，實現(xiàn)涂層防護性能的快速評價。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0018] 本發(fā)明所述的基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置，在深海用重 防腐涂料的干膜厚度往往達300 ym或者更厚的厚度，微電極的植入解決了厚膜化的涂層 無法有效進行原位性能檢測的問題；微電極的設計尺寸極其微小，其植入對涂層結(jié)構(gòu)影響 可忽略不計，不會對涂層的防護性能產(chǎn)生明顯影響；圓環(huán)狀的傳感器設計方案使系統(tǒng)電力 線分布均勻，保證了電化學測試結(jié)果的準確性；對微電極引線接頭部位進行特殊固定和保 護，使其不易受到深海高壓或其他外界環(huán)境的破壞。
【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：
[0020] 圖1為深海環(huán)境用有機涂層的性能原位檢測的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為預埋有微電極的涂層/金屬體系的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為預埋有微電極的涂層/金屬體系的俯視平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖中，1為圓環(huán)狀傳感器、2為引線接頭、3為微電極引線、4為封裝環(huán)氧樹脂、5為金 屬基體、6為基體引線、7為內(nèi)層涂層、8為外層涂層、9為外置銷電極、10為外置Ag/AgCl電 極、11為原位測量用電解池、12為便攜式電化學工作站、13為工作電極接口、14為參比電極 接口、15為對電極接口。
【具體實施方式】
[0024] 實施例1
[00巧]本實施例提供了一種基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置，其特 征在于，所述的性能原位檢測裝置包括微電極、有機涂層/金屬基體體系、原位測量用電解 池及便攜式電化學工作站；
[00%] 微電極預先植入有機涂層/金屬基體體系中的涂層內(nèi)部，原位測量用電解池緊壓 在涂層表面并通過密封橡膠圈實現(xiàn)密封，金屬基體、微電極及外置電極通過各自引線分別 與便攜式電化學工作站對應電極接口相連接。
[0027] 所述微電極包括：圓環(huán)狀傳感器、引線接頭、電極引線和封裝用環(huán)氧樹脂。
[0028] 所述圓環(huán)狀傳感器及引線接頭呈絲狀，其材料為金、銷等電極電位較穩(wěn)定的金屬； 傳感器金屬絲的直徑為10 y m，引線接頭的直徑為500 y m ;
[0029] 圓環(huán)狀傳感器與引線接頭的一端相連接，位于涂層內(nèi)部；引線接頭的另一端與電 極引線相連接，延伸至涂層外，其連接處采用環(huán)氧樹脂封裝，保護接口并與外界環(huán)境電絕 緣。
[0030] 所述有機涂層分兩層，第一層涂覆在基體金屬表面并完全固化，微電極植入其中， 第二層涂層位于之上。
[0031] 所述電解池的池壁底部嵌有密封用橡膠圈，電解池上蓋有開口，方便填充溶液及 固定外置電極。
[0032] 在現(xiàn)場對預裝有微電極的涂層體系進行電化學阻抗測試。通過與電化學工作站不 同的連接方式能夠測量部分厚度涂層或多涂層體系中不同涂層的性能，實現(xiàn)涂層電化學檢 測的現(xiàn)場應用。所述的電化學阻抗測試如下：
[003引 （1)涂層內(nèi)層：微電極引線連接電化學工作站參比電極接口，基體金屬引線連接 電化學工作站工作電極接口，外置銷電極連接電化學工作站對電極接口；
[0034] 似涂層外層：微電極引線連接電化學工作站參比電極接口，基體金屬引線連接 電化學工作站對電極接口，外置銷電極連接電化學工作站工作電極接口；
[0035] (3)整個涂層：基體金屬引線連接電化學工作站工作電極接口，外置銷電極連接 電化學工作站對電極接口，外置Ag/AgCl電極連接電化學工作站參比電極接口。
[0036] 獲得數(shù)據(jù)后，通過涂層低頻阻抗模值IzL.ih,及涂層高頻電容值Ce,可快速定量評 價涂層的服役狀態(tài)，實現(xiàn)涂層防護性能的快速評價。
[0037] 表1為環(huán)氧清漆涂層各層在不同服役時間的低頻阻抗模值問。.IH為果，定量表征 了涂層各層防護性能的變化。經(jīng)過24小時后，涂層外層與內(nèi)層阻抗模值差別不大，運是由 于溶液剛剛滲透進外層不久，并未造成外層涂層模值明顯的下降；經(jīng)過72小時后，溶液逐 漸由外層滲入，外層模值下降明顯，表明其防護性能在逐漸降低；與此同時，內(nèi)層模值仍保 持較高數(shù)值，表明溶液此時還未完全滲入內(nèi)層；144小時后，內(nèi)、外層涂層防護性能均顯著 降低，但內(nèi)層模值降幅仍小于外層涂層。在整個測試過程中，整體涂層模值變化與內(nèi)、外層 結(jié)果加和有很好的一致性，印證了此裝置測量結(jié)果的準確性。
[003引表1環(huán)氧清漆涂層各層在不同服役時間的低頻阻抗模值問。.IH為果 [00391
【主權(quán)項】
1. 一種基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置，其特征在于，所述的性 能原位檢測裝置包括微電極、有機涂層/金屬基體體系、原位測量用電解池及便攜式電化 學工作站； 微電極預先植入有機涂層/金屬基體體系中的涂層內(nèi)部，原位測量用電解池緊壓在涂 層表面并通過密封橡膠圈實現(xiàn)密封，金屬基體、微電極及外置電極通過各自引線分別與便 攜式電化學工作站對應電極接口相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置，其特 征在于：所述微電極包括：圓環(huán)狀傳感器、引線接頭、電極引線和封裝用環(huán)氧樹脂。3. 根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置， 其特征在于：所述圓環(huán)狀傳感器及引線接頭呈絲狀，其材料為金、鉑等電極電位較穩(wěn)定的金 屬；傳感器金屬絲的直徑為10 ym，引線接頭的直徑為500 μL? ; 圓環(huán)狀傳感器與引線接頭的一端相連接，位于涂層內(nèi)部；引線接頭的另一端與電極引 線相連接，延伸至涂層外，其連接處采用環(huán)氧樹脂封裝，保護接口并與外界環(huán)境電絕緣。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置，其特 征在于：所述有機涂層分兩層，第一層涂覆在基體金屬表面并完全固化，微電極植入其中， 第二層涂層位于之上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于預埋微電極的深海用有機涂層性能原位檢測裝置，其特 征在于：所述電解池的池壁底部嵌有密封用橡膠圈，電解池上蓋有開口。
【文檔編號】G01N27/416GK105987943SQ201510067913
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月9日
【發(fā)明人】劉莉, 孟凡帝, 李瑛 , 田文亮
【申請人】中國科學院金屬研究所