一种新型腐蚀磨损实验装置及其性能研究

　　目前,国内外现有的腐蚀磨损实验装置都是研究者们根据各自的研究目的自行设计和制造的[6～9],尚无定型的腐蚀磨损试验机。本文介绍了一种自行设计制造的销—环式腐蚀磨损试验装置及其测量系统,并对该装置及其测量系统的可靠性进行了考察。该装置及其测量系统可用于研究材料的纯腐蚀、纯磨损以及腐蚀磨损等条件下的行为与机理,还可用于研究电化学保护对腐蚀磨损的影响。

　　1　总体设计思想

　　根据腐蚀磨损的特点,腐蚀磨损试验装置及其测量系统至少应具有三个功能: (1)腐蚀磨损环境的模拟和控制;研究者应根据实际工况,确定摩擦副材料和摩擦方式,配制与实际工况相似的腐蚀介质,并能在试验中保持基本不变。(2)测定腐蚀学参数如:自腐蚀电位、腐蚀速率、极化曲线,并可施加电化学保护等。(3)测定摩擦磨损学参数如:摩擦力、摩擦系数、磨损或腐蚀磨损速率等。另外,还应具备一些辅助功能,如:加热与控温功能、溶液酸度的测定及调整功能、充气与分压调节功能、循环过滤功能等。摩擦装置的动密封、电绝缘与电屏蔽、各部件耐蚀及耐腐蚀磨损的性能、易损件的维修与更换等也需周密考虑。要保证实验装置工作稳定,测量系统尽可能灵敏、准确和稳定。

　　2　试验装置及测量系统的构成及工作原理

　　该装置采用销—环式摩擦方式,环材料为研究材料,销材料为金属或非金属圆球。单颗粒磨损方式可适当简化复杂因素的影响。

　　2.1　试验装置结构及工作原理

　　摩擦磨损试验装置是由腐蚀磨损试验机、充气与分压调节装置、转速控制装置、储液槽、加热控制装置pH/离子计、调整液槽及耐蚀循环泵构成,其核心部分为腐蚀磨损试验机,其结构如图1所示。

　　调速电机带动安装在主轴上的环试样以一定转速旋转(10～85r/min连续可调),试样全浸在特定腐蚀介质中,加载杆下端装有可更换的陶瓷或金属球,上端的加载平台上可连续施加法向载荷,加载杆上部装有电阻应变片,应变片将应变信号输入动态电阻应变仪。加载杆用环氧树脂包覆,线性加载范围0～30.0N。

　　主轴与腐蚀磨损槽之间为双重动密封,主轴中心有一细孔,内装与主轴绝缘的屏蔽导线,导线引出的电信号由外部电刷输入恒电位/恒电流仪;螺帽夹具为尼龙材料,可将主轴前端密封,主轴在腐蚀介质中暴露部分用环氧树脂涂封;平衡砣及平衡杆可以平衡加载杆的自重,保证未加载时为零载荷;充气管将一定分压的腐蚀性气体(如CO2)通入腐蚀介质,维持一定的浓度,腐蚀性气体的分压可由惰性气体调配,由各自的转子流量计控制;液槽中装有加热控温装置,温度恒定的腐蚀介质由液槽流入进液口,又经出液口泵入液槽中,所要求的温度值由温度计校正,电接点温度计及其相关装置控制,储液槽的容积亦可保证介质浓度不变。