CN111077064B - 一种用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置 - Google Patents

一种用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于导电溶液中的零件自预警防护监测装置。所述装置包括防护单元和监测单元，所述防护单元位于导电溶液中，防护单元包括自零件待保护部位依次向外设置并固定连接的非绝缘基体层和非绝缘保护膜层；监测单元包括微电流传感器和对电极，所述微电流传感器的一端通过导线与所述对电极连接，另一端与所述非绝缘基体层连接，所述对电极置于导电溶液中；所述非绝缘保护膜层、非绝缘基体层、微电流传感器、对电极和导电溶液形成电流回路，所述微电流传感器能够监测所述回路中的电流大小和方向。本发明的有益效果包括：能够在膜层失效前提供预警。

Description

一种用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置
技术领域
本发明涉及涂层失效预警领域，具体地，涉及一种用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置。
背景技术
用于监测导电溶液中的涂层失效监测仍然处于空白阶段，涂层何时损坏或失效，只能在涂层损坏或失效后才能得知。而涂层的损坏或失效可能导致设备故障，成套设备停机。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置，以提供导电溶液中的零件涂层的失效预警。
本发明提供了一种用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置。所述装置可包括防护单元和监测单元，所述防护单元位于导电溶液中，其中，防护单元可包括自零件待保护部位依次向外设置并固定连接的非绝缘基体层和非绝缘保护膜层，所述防护单元包覆在零件的外表面，所述非绝缘保护膜层的自腐蚀电位高于所述非绝缘基体层；监测单元可包括微电流传感器和对电极，所述微电流传感器的一端通过导线与所述对电极连接，另一端与所述非绝缘基体层连接，所述对电极置于导电溶液中，所述对电极的自腐蚀电位位于所述非绝缘基体层和所述非绝缘保护膜层之间；所述非绝缘保护膜层、非绝缘基体层、微电流传感器、对电极和导电溶液形成电流回路，所述微电流传感器能够监测所述回路中的电流大小和方向。
在本发明的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置的一个示例性实施例中，所述监测单元还可包括允许单向电流通过的功能组件，所述功能组件能够阻断所述回路中的电流。
在本发明的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置的一个示例性实施例中，所述功能组件可包括二极管。
在本发明的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置的一个示例性实施例中，所述导线表面均做绝缘处理，所述导线与微电流传感器、非绝缘基体层和对电极的接触点均做密封绝缘处理。
在本发明的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置的一个示例性实施例中，所述对电极可包括固定微电极。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：能够在膜层失效前提供预警，避免零件无预兆损坏导致的经济损失，监测单元结构简单、成本较低。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明一个示例性实施例中的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置的一个结构示意图；
图2示出了本发明一个示例性实施例中的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置的另一个结构示意图。
主要附图标记说明：
1、非绝缘保护膜层，2、非绝缘基体层，3、微电流传感器，4、对电极，5、导电溶液，6、二极管。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置。
本发明提供了一种用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置。
在本发明的一个示例性实施例中，所述装置包括防护单元和监测单元。
具体地，如图1所示，所述防护单元位于导电溶液中，所述防护单元包括自零件待保护部位依次向外设置并固定连接的非绝缘基体层2和非绝缘保护膜层1。
在本实施例中，所述防护单元可以包覆在零件的外表面。
在本实施例中，所述非绝缘基体层的自腐蚀电位V1与所述非绝缘保护膜层的自腐蚀电位V2不同，所述V1＜V2。
具体地，如图1所示，所述监测单元可以包括微电流传感器3和对电极4。所述微电流传感器3的一端通过导线与所述对电极4连接，另一端与所述非绝缘基体层2连接，所述对电极4置于导电溶液5中，所述非绝缘保护膜层1、非绝缘基体层2、微电流传感器3、对电极4和导电溶液5形成电流回路，所述微电流传感器能够监测所述回路中的电流大小和方向。
在本实施例中，所述对电极的自腐蚀电位为V3，并且V1＜V3＜V2。
在本实施例中，所述导线表面均做绝缘处理，所述导线与微电流传感器、非绝缘基体层和对电极的接触点均做密封绝缘处理，所述对电极包括固定微电极。
在本实施例中，当所述非绝缘保护膜层没有遭到破坏时，由于V3＜V2，所述装置中的电流回路为：非绝缘保护膜层1→非绝缘基体层2→微电流传感器3→对电极4→导电溶液5→非绝缘保护膜层1。所述微电流传感器监测到的电流的方向为上述电流回路(非绝缘保护膜层1→非绝缘基体层2→微电流传感器3→对电极4→导电溶液5→非绝缘保护膜层1)的电流方向。
当所述非绝缘保护膜层遭到破坏后，由于V1＜V3，所述装置中的电流回路为：对电极4→微电流传感器3→非绝缘基体层2→导电溶液5→对电极4。所述微电流传感器监测到的电流方向为上述电流回路(对电极4→微电流传感器3→非绝缘基体层2→导电溶液5→对电极4)的电流方向。
在本实施例中，当非绝缘保护膜层被破坏后，由于通路中的电流大小、方向都发生变化，从而能够判断所述非绝缘保护膜层已经失效，并且由于非绝缘基体层的存在，存在一个预警后及时采取措施的时间，能够避免零部件无预兆损失导致的经济损失。
在本发明的另一个示例性实施例中，所述装置包括防护单元和监测单元。
具体地，如图2所示，所述防护单元位于导电溶液中，所述防护单元包括自零件待保护部位依次向外设置并固定连接的非绝缘基体层2和非绝缘保护膜层1。
在本实施例中，所述防护单元可以包覆在零件的外表面。
在本实施例中，所述非绝缘基体层的自腐蚀电位V1与所述非绝缘保护膜层的自腐蚀电位V2不同，所述V1＜V2。
具体地，如图2所示，所述监测单元可以包括微电流传感器3、对电极4和允许单向电流通过的功能组件。所述功能组件可以包括二极管6。所述微电流传感器3的一端通过导线与所述对电极4连接，另一端与所述非绝缘基体层2连接，所述对电极4置于导电溶液5中，所述二极管6可以位于所述对电极4和所述微电流传感器3之间。
当所述非绝缘保护膜层未被破坏时，由于二极管的自身性质，电流回路(非绝缘保护膜层1→非绝缘基体层2→微电流传感器3→对电极4→导电溶液5→非绝缘保护膜层)被阻断，所述微电流传感器3监测不到任何电流。
在本实施例中，由于所述二极管阻断了在所述非绝缘保护膜层未被破坏时，回路中的电化学电流，从而可以阻断对对电极/非绝缘保护膜层的电偶腐蚀，从而提高了本发明的对电极使用寿命。
当所述非绝缘保护膜层遭到破坏后，由于二极管本身的性质，电流回路(对电极4→微电流传感器3→非绝缘基体层2→导电溶液5→对电极4)并不会被阻断，所述微电流传感器监测到的电流方向为上述电流回路(对电极4→微电流传感器3→非绝缘基体层2→导电溶液5→对电极4)的电流方向。
在本实施例中，当非绝缘保护膜层被破坏后，通路中出现电流，从而能够判断所述非绝缘保护膜层已经失效，并且由于非绝缘基体层的存在，存在一个预警后及时采取措施的时间，能够避免零部件无预兆破坏致的经济损失。
在本发明的再一个示例性实施例中，在本发明的第一个或第二个示例性实施例的基础上，在所述非绝缘保护膜层和所述非绝缘基体层之间，还可以设置有多个非绝缘过渡保护层。
为了更好的理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1
标准电极电位是以标准氢原子作为参比电极，即氢的标准电极电位值定为0，与氢标准电极比较，电位较高的为正，电位较低者为负。如氢的标准电极电位H2/H+为0.000V，锌标准电极电位Zn/Zn2+为-0.762V，铜的标准电极电位Cu/Cu2+为+0.342V,银的标准电极电位Ag/Ag+为+0.80V。EZn/Zn 2+＜ECu/Cu 2+＜EAg/Ag +。
导电溶液为活度为1的硫酸铜溶液。保护膜层为纯银涂层，对电极为纯铜，基体层为纯锌层。
当所述纯银保护膜层没有遭到破坏时，由于ECu/Cu 2+＜EAg/Ag +，同时导电溶液为活度为1的铜盐溶液，此时所述电流回路中无电流；
当所述纯银保护膜层被破坏时，由于EZn/Zn 2+＜ECu/Cu 2+，由于原电池效应，在回路中产生方向为纯铜对电极4→微电流传感器3→纯锌预警涂层2→导电溶液5→纯铜对电极4的电流，该电流经微电流传感器监测到后，发出报警信号，且该微电流大小与预警涂层暴露面积有关，暴露面积越大，电流愈大，从而在一定程度上可以获知保护膜层破坏情况的信息。
示例2
标准电极电位是以标准氢原子作为参比电极，即氢的标准电极电位值定为0，与氢标准电极比较，电位较高的为正，电位较低者为负。如氢的标准电极电位H2/H+为0.000V，锌标准电极电位Zn/Zn2+为-0.762V，铜的标准电极电位Cu/Cu2+为+0.342V,银的标准电极电位Ag/Ag+为+0.80V。EZn/Zn 2+＜ECu/Cu 2+＜EAg/Ag +。
所述导电溶液为活度为1的稀硫酸溶液，保护膜层为纯银涂层，对电极为纯铜，基体层为纯锌层。
当所述纯银保护膜层没有遭到破坏时，由于ECu/Cu 2+＜EAg/Ag +，EH2/H +＜ECu/Cu 2+,电路中不存在电流。
当所述纯银保护膜层被破坏时，由于EZn/Zn 2+＜ECu/Cu 2+，由于原电池效应，在回路中产生方向为纯铜对电极4→微电流传感器3→纯锌预警涂层2→导电溶液5→纯铜对电极4的电流，该电流经微电流传感器监测到后，发出报警信号，且该微电流大小与预警涂层暴露面积有关，暴露面积越大，电流愈大，从而在一定程度上可以获知保护膜层破坏情况的信息。
综上所述，本发明的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置的优点可包括：
(1)利用在导电溶液中不同材料的自腐蚀电位不同导致的原电池效应产生的电化学电流来监测预警监测层与对电极之间的电流。当保护膜层未破损，由于对电极自腐蚀电位低于保护膜层，电子从对电极流向保护膜层，对电极加速腐蚀(通过二极管可以阻断该原电池腐蚀过程)，而当保护膜层破损，电子从监测层流向对电极，通过监测该电流，即可获取膜层破损信息，同时该电流大小与破损面积有关，防护膜层损伤情况越严重，电流愈大。因此在一定程度上还可以获知涂层破损情况。
(2)通过利用微电流传感器监测通路中的电流的大小、方向，从而监测非绝缘保护膜层是否失效，本发明的装置具有体积微小、低成本、高精度等特点，能够在装置失效前提供预警，避免零部件无预兆损失导致的经济损失，非常适合大批量应用。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (5)

1.一种用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置，其特征在于，所述装置包括防护单元和监测单元，所述防护单元位于导电溶液中，其中，
防护单元包括自零件待保护部位依次向外设置并固定连接的非绝缘基体层和非绝缘保护膜层，所述防护单元包覆在零件的外表面，所述非绝缘保护膜层的自腐蚀电位高于所述非绝缘基体层；
监测单元包括微电流传感器和对电极，所述微电流传感器的一端通过导线与所述对电极连接，另一端与所述非绝缘基体层连接，所述对电极置于导电溶液中，所述对电极的自腐蚀电位位于所述非绝缘基体层和所述非绝缘保护膜层之间；
所述非绝缘保护膜层、非绝缘基体层、微电流传感器、对电极和导电溶液形成电流回路，所述微电流传感器能够监测所述回路中的电流大小和方向。
2.根据权利要求1所述的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置，其特征在于，所述监测单元还包括允许单向电流通过的功能组件，所述功能组件能够阻断所述回路中的电流。
3.根据权利要求2所述的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置，其特征在于，所述功能组件包括二极管。
4.根据权利要求1所述的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置，其特征在于，所述导线表面均做绝缘处理，所述导线与微电流传感器、非绝缘基体层和对电极的接触点均做密封绝缘处理。
5.根据权利要求1所述的用于导电溶液中的自零件预警防护监测装置，其特征在于，所述对电极包括固定微电极。
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