極，腐蝕介質(zhì)為為
0.5M NaCl腐蝕溶液，使用實(shí)施例二中的旋轉(zhuǎn)式摩擦發(fā)電機(jī)作為保護(hù)電源，將無摩擦發(fā)電機(jī)連接的Q235直接置入腐蝕溶液中作為對(duì)比。
[0114]使用失重法作為腐蝕速率的測(cè)試方法，具體流程如下:將上述包封好的Q235碳鋼用400目的砂紙逐級(jí)打磨至光亮，直至1500目，最后分別置入去離子水和無水乙醇中超聲清洗，烘干后用分析天平(精度為0.lmg)稱重。為了盡可能使自然腐蝕金屬的腐蝕介質(zhì)狀態(tài)與施加陰極保護(hù)時(shí)的一致，仍然將鉬電極置于腐蝕溶液中，并將兩種試樣對(duì)稱放置在鉬電極的周圍，形成掛片體系，掛片體系為敞開靜止體系。為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，自腐蝕掛片實(shí)驗(yàn)與陰極保護(hù)掛片實(shí)驗(yàn)在同一水浴中同時(shí)進(jìn)行。陰極保護(hù)掛片測(cè)試時(shí)將Q235碳鋼連接在與摩擦發(fā)電機(jī)連接的整流元件輸出端的陰極，將轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速調(diào)至500rpm，在
0.5M NaCl溶液中的掛片時(shí)間為l-5h。掛片實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取出樣品電極，先用橡皮用力擦電極表面以除去表面附著的腐蝕產(chǎn)物，然后用自來水清洗表面，再用蒸餾水、無水乙醇、丙酮清洗，干燥后用分析天平稱重。
[0115]圖12為Q235碳鋼在有自然腐蝕和陰極保護(hù)掛片情況下的表面形貌圖對(duì)比，從圖中可明顯地看出，一個(gè)小時(shí)過后，自然腐蝕條件下的樣品表面已經(jīng)出現(xiàn)了許多明顯的紅色腐蝕斑點(diǎn)，而陰極保護(hù)掛片無紅色斑點(diǎn)出現(xiàn)。隨著時(shí)間的增加，自然腐蝕樣品表面的鐵銹迅速增多，增厚，最后連成一片。而陰極保護(hù)掛片的表面始終只有一片綠色的印記，無紅色銹蝕點(diǎn)出現(xiàn)。
[0116]本實(shí)施例根據(jù)實(shí)施例三的方法，改變腐蝕溶液內(nèi)阻，綜合比較了在陰極極化電位為-350mV和-850mV條件下的Q235碳鋼的陰極保護(hù)度。通過失重法測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其保護(hù)度分別達(dá)到36.4%和59.1%，當(dāng)進(jìn)一步提高陰極極化電位時(shí)，保護(hù)度并未增加，表明_650mV至-1.05V為較優(yōu)的保護(hù)電位，-850mV為最佳的保護(hù)電位，可以有效的延緩Q235碳鋼在氯離子溶液中的腐蝕。
[0117]本實(shí)施例提供的方法除了可以對(duì)上述Q235碳鋼進(jìn)行陰極防護(hù)外，也可以對(duì)其他金屬進(jìn)行腐蝕防護(hù)，對(duì)于大多數(shù)金屬，陰極極化電位范圍優(yōu)選為_500mV至1.2V,可以有效的延緩金屬在腐蝕介質(zhì)溶液中的腐蝕速度。
[0118]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自驅(qū)動(dòng)金屬腐蝕防護(hù)方法，其特征在于，該方法包括步驟: 提供發(fā)電部件，所述發(fā)電部件在機(jī)械能和/或太陽能作用下產(chǎn)生電信號(hào)； 若所述電信號(hào)為交流電信號(hào)，將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娦盘?hào)； 將所述電信號(hào)施加在置于腐蝕介質(zhì)中的金屬和對(duì)電極上，其中，所述金屬的電位低于所述對(duì)電極的電位。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述發(fā)電部件產(chǎn)生的電信號(hào)通過整流元件轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娦盘?hào)； 或者，將所述發(fā)電部件產(chǎn)生的電信號(hào)存儲(chǔ)在儲(chǔ)能元件中，通過所述儲(chǔ)能元件輸出直流電信號(hào)。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述金屬和對(duì)電極置于同一腐蝕介質(zhì)中。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述金屬和對(duì)電極置于兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)中，所述兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)之間通過鹽橋進(jìn)行連接。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)成分相同或者不相同。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括增大所述金屬和對(duì)電極間電阻的步驟，具體為: 將所述金屬和對(duì)電極置于兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)中，所述兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)成分相同,所述兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)之間通過充滿腐蝕介質(zhì)的毛細(xì)管進(jìn)行連接。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述毛細(xì)管的長度范圍為0.5米-2米；所述毛細(xì)管的直徑范圍為0.3毫米-1毫米。8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括步驟:測(cè)量所述金屬的陰極極化電位，所述陰極極化電位為所述金屬與參比電極之間的電位，其中，所述參比電極與所述對(duì)電極置于同一腐蝕介質(zhì)中。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，如果采用飽和甘汞電極作為參比電極，所述陰極極化電位范圍為_120mV到-5.32V ;如果采用其它參比電極，根據(jù)兩種參比電極對(duì)應(yīng)的參比電位差值確定所述陰極極化電位范圍。10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電部件包括摩擦發(fā)電機(jī)、壓電式發(fā)電機(jī)和/或太陽能電池，其中: 所述摩擦發(fā)電機(jī)，包括兩種不同摩擦電序的摩擦材料，其相互接觸摩擦?xí)r表面帶有等量異號(hào)電荷，在所述機(jī)械能的作用下兩個(gè)所述摩擦材料互相滑動(dòng)錯(cuò)位使接觸面積發(fā)生變化，或者互相接觸分離，使與兩種所述摩擦材料分別接觸設(shè)置的電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差；兩個(gè)所述摩擦材料在所述機(jī)械能作用下發(fā)生往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)或者接觸分離運(yùn)動(dòng)時(shí)，在兩個(gè)電極之間形成交流電信號(hào)； 或者，所述摩擦發(fā)電機(jī)，包括兩種不同摩擦電序的摩擦材料，其相互接觸摩擦?xí)r表面帶有等量異號(hào)電荷，在所述機(jī)械能的作用下兩個(gè)所述摩擦材料互相滑動(dòng)錯(cuò)位使接觸面積發(fā)生變化，或者互相接觸分離，使與所述摩擦材料接觸設(shè)置的電極與等電位之間產(chǎn)生電勢(shì)差；兩個(gè)所述摩擦材料在外力作用下發(fā)生往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)或者接觸分離運(yùn)動(dòng)時(shí)，在所述電極和等電位之間形成交流電信號(hào)； 所述壓電式發(fā)電機(jī)，包括從上至下層疊緊密接觸的頂電極、介質(zhì)層、壓電材料層和底電極，其中，所述壓電材料層采用的壓電材料為具有壓電性質(zhì)的材料。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電量值不小于0.4mC/min。12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述陰極極化電位范圍為-500mV至-1.2V。13.一種自驅(qū)動(dòng)金屬腐蝕防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:發(fā)電部件、與所述發(fā)電部件連接的電流轉(zhuǎn)換單元和對(duì)電極，其中， 所述電流轉(zhuǎn)換單元的輸出端正極連接所述對(duì)電極，負(fù)極連接需要防護(hù)的金屬；其中，所述發(fā)電部件用于吸收機(jī)械能或者太陽能產(chǎn)生電信號(hào)；所述電流轉(zhuǎn)換單元用于將所發(fā)電部件產(chǎn)生的交流電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娦盘?hào)；對(duì)電極置于腐蝕介質(zhì)中，用于與需要防護(hù)的金屬形成回路。14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電流轉(zhuǎn)換單元為整流元件或者儲(chǔ)能元件。15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電部件包括摩擦發(fā)電機(jī)、壓電式發(fā)電機(jī)和/或太陽能電池，其中: 所述摩擦發(fā)電機(jī)，包括兩種不同摩擦電序的摩擦材料，其相互接觸摩擦?xí)r表面帶有等量異號(hào)電荷，在所述機(jī)械能的作用下兩個(gè)所述摩擦材料互相滑動(dòng)錯(cuò)位使接觸面積發(fā)生變化，或者互相接觸分離，使與兩種所述摩擦材料分別接觸設(shè)置的電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差；兩個(gè)所述摩擦材料在所述機(jī)械能作用下發(fā)生往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)或者接觸分離運(yùn)動(dòng)時(shí)，在兩個(gè)電極之間形成交流電信號(hào)； 或者，所述摩擦發(fā)電機(jī)，包括兩種不同摩擦電序的摩擦材料，其相互接觸摩擦?xí)r表面帶有等量異號(hào)電荷，在所述機(jī)械能的作用下兩個(gè)所述摩擦材料互相滑動(dòng)錯(cuò)位使接觸面積發(fā)生變化，或者互相接觸分離，使與所述摩擦材料接觸設(shè)置的電極與等電位之間產(chǎn)生電勢(shì)差；兩個(gè)所述摩擦材料在外力作用下發(fā)生往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)或者接觸分離運(yùn)動(dòng)時(shí)，在所述電極和等電位之間形成交流電信號(hào)； 所述壓電式發(fā)電機(jī)，包括從上至下層疊緊密接觸的頂電極、介質(zhì)層、壓電材料層和底電極，其中，所述壓電材料層采用的壓電材料為具有壓電性質(zhì)的材料。16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述摩擦發(fā)電機(jī)為轉(zhuǎn)動(dòng)式摩擦發(fā)電機(jī)，包括兩個(gè)相互轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，兩個(gè)部件均為相同的周期扇區(qū)的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，每個(gè)部件均為摩擦材料層與電極材料層層疊形成，兩個(gè)部件圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心互相轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩種摩擦材料能夠在完全重合與完全分離之間變化，在與兩個(gè)摩擦材料相互接觸設(shè)置的電極上有交流電信號(hào)輸出。17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)電極與需要保護(hù)的金屬置于同一腐蝕介質(zhì)中。18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬和對(duì)電極置于兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)中，所述兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)之間通過鹽橋進(jìn)行連接。19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)成分相同或者不相同。20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬和對(duì)電極置于兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)中，所述兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)成分相同，還包括電阻調(diào)整單元，所述電阻調(diào)整單元為將兩個(gè)獨(dú)立的腐蝕介質(zhì)連通的結(jié)構(gòu)。21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻調(diào)整單元為充滿所述腐蝕介質(zhì)的毛細(xì)管。22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述毛細(xì)管的長度范圍為0.5-2米；所述毛細(xì)管的直徑范圍為0.3-1毫米。23.如權(quán)利要求13-22任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括參比電極，所述參比電極與所述對(duì)電極置于同一腐蝕介質(zhì)中；所述參比電極用于測(cè)量參比電極與需要防護(hù)金屬之間的電位。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自驅(qū)動(dòng)金屬腐蝕防護(hù)方法和系統(tǒng)，該方法通過發(fā)電部件將自然界中的機(jī)械能和/太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，若所述電信為交流電信號(hào)，將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娦盘?hào)后，將所述電信號(hào)施加在置于腐蝕介質(zhì)中的金屬和對(duì)電極上，其中，所述金屬的電位低于所述對(duì)電極的電位。本發(fā)明提供的方法是一種自驅(qū)動(dòng)的金屬陰極防護(hù)方法，克服了傳統(tǒng)的陰極保護(hù)技術(shù)中存在的需要外電源或者需要更換犧牲陽極的問題，為廣泛存在的金屬腐蝕問題提供了一種成本低廉、穩(wěn)定、可廣泛應(yīng)用于不同腐蝕體系的陰極保護(hù)技術(shù)。
【IPC分類】C23F13/06, C23F13/20
【公開號(hào)】CN105463474
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410407433
【發(fā)明人】郭文熹, 潘曹峰, 李瀟逸, 陳夢(mèng)曉, 王中林, 林昌健
【申請(qǐng)人】北京納米能源與系統(tǒng)研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年8月18日