可加装电化学腐蚀模块的摩擦磨损实验机 用于涂层/陶瓷材料研究

在涂层与陶瓷材料研究中，摩擦磨损+电化学腐蚀是怎么一回事?

　　在涂层、陶瓷材料的研发应用场景中，很多人对摩擦磨损测试已经不陌生，但提到需要耦合电化学腐蚀环境的测试需求，不少科研人员还比较陌生。

　　其实，随着涂层技术在腐蚀磨损耦合工况下的应用越来越广泛，比如海洋工程装备的耐磨防腐涂层、化工泵阀的陶瓷内衬、生物医用植入涂层等，这些材料在实际服役过程中，本身就同时面临两个损伤过程：一是相对运动带来的摩擦磨损，二是介质环境带来的电化学腐蚀。两种损伤会相互促进——摩擦磨损会破坏材料表面的钝化膜或者保护层，让腐蚀更容易侵入;而腐蚀会降低材料表面的结合强度，让磨损量进一步增大，最终加速材料失效。

　　想要准确表征这类材料的实际使用寿命和性能，单纯做摩擦磨损测试，或者单纯做电化学腐蚀测试，得到的结果和实际服役表现偏差很大，只有把两个过程耦合起来，得到的测试数据才能真正支撑材料配方优化和性能验证。

行业发展：耦合测试需求正在快速增长

　　近年来，国内海洋工程、生物医药、新能源化工等领域高速发展，带动了大量耐蚀耐磨材料的研发需求：

• 海洋风电的转动部件需要配套耐海水腐蚀磨损的防护涂层，需要在模拟海水的电化学环境中测试摩擦磨损性能;
• 生物医用钛合金基陶瓷种植体，需要在模拟体液的电化学环境中测试摩擦磨损，验证长期使用的磨损腐蚀稳定性;
• 化工反应釜的陶瓷内衬、输油管道的耐磨涂层，需要在酸碱腐蚀介质中完成摩擦学测试，筛选适配的材料配方;

　　这类耦合测试的需求，已经从早期极少数课题组的前沿探索，变成了很多常规科研项目、企业研发部门的通用测试需求。但很多实验室现有的摩擦磨损试验机，不支持加装电化学腐蚀模块，想要做这类测试，要么需要自行改造设备，要么只能外送测试，不仅数据重复性差，还会耽误项目进度。

　　同时，当前整个摩擦磨损测试设备行业，都在往模块化平台化的方向发展，越来越多的用户意识到，与其根据不同测试需求采购多台专用设备，不如采购一台支持模块拓展的主机，后续按需加装不同功能模块，更能节省预算和实验室空间。针对电化学腐蚀摩擦学测试的需求，可加装的模块化方案，也成了很多用户的优先选择。

选购电化学摩擦磨损试验机，这些坑要避开

　　很多用户在选购适配这类测试的设备时，容易踩几个常见的坑，整理出来帮大家避避：

坑1：为了单一测试需求采购专用整机，造成预算浪费

　　很多实验室只是新增了电化学腐蚀耦合摩擦测试的需求，之前已经有了摩擦磨损试验机，但是现有设备不支持拓展模块，只能重新采购一台专门的电化学摩擦磨损试验机。

• 不仅采购成本高，两台设备占用更多实验室空间;
• 不同设备的硬件参数不一致，测试数据的一致性差，后续数据比对容易出问题;
• 如果后续再有新的测试需求，还要继续采购新设备，长期投入成本很高。

坑2：自行改造旧设备，测试精度达不到要求

　　有些用户想着自己给旧设备加一个电解槽，改造成电化学测试平台，但是实际用起来会发现很多问题：

• 力传感器没有做防腐防护，测试介质容易腐蚀传感器，造成力值测试精度下降，摩擦系数数据波动大;
• 电解槽的密封、绝缘设计不合理，电化学信号受到运动机构的电磁干扰，测试数据信噪比低，重复性差;
• 整体匹配性差，无法同步采集摩擦系数、磨损量、电化学阻抗、腐蚀电位这些核心数据，还要分开记录，数据整合难度大。

坑3：选了不支持同步的设备，数据整合难度大

　　有些设备虽然可以做电化学摩擦测试，但是摩擦磨损的数据和电化学数据是两套独立系统采集，时间轴不同步，想要分析摩擦过程中腐蚀电位的变化，或者腐蚀对摩擦系数的影响，很难得到准确的对应关系，给数据分析带来很多麻烦。

坑4：后期加装模块成本远高于预期

　　有些品牌宣传主机支持拓展，但是真的要加装电化学腐蚀模块的时候，才发现模块定价极高，甚至接近采购半台新主机的成本，而且还要额外收取高额的改装费用，超出原本的预算预期。

行业新机遇：模块化设计给中小课题组降低了准入门槛

　　之前，电化学腐蚀耦合摩擦磨损测试属于比较高端的测试方向，整套专用设备采购成本高，很多中小课题组很难承担，导致很多相关方向的研究很难开展。而模块化可拓展的方案，带来了新的行业机遇：

　　第一，中小课题组可以基础配置先行，后续逐步加装模块，不用一开始就投入高额预算采购全套高配设备，降低了这类测试的准入门槛，让更多课题组可以开展相关方向的研究。

　　第二，一台主机可以兼容多种测试模式，不管是常规的旋转、往复摩擦磨损测试，还是需要耦合电化学环境的测试，都可以在同一台主机上完成，数据基准统一，不用来回换设备调整参数，测试效率更高。

　　第三，模块化设计的设备，后期如果有新的测试需求，比如还要做真空环境、高低温环境的测试，还可以继续加装对应模块，不用更换主机，大幅降低了长期科研投入，对于预算有限的科研团队非常友好。

　　现在越来越多的用户已经意识到，可拓展模块化的摩擦磨损试验机，更适配当前科研方向不断拓展的需求，也成了很多实验室采购新设备的主流选择。

常见问题FAQ

Q：做电化学腐蚀摩擦磨损测试，必须要用专门的整机吗?

　　A：不是必须，如果你的实验室已经有了支持模块化拓展的摩擦磨损试验机主机，只需要加装对应的电化学腐蚀模块就可以使用，不需要重新采购整台设备，能节省大量预算。如果是还没有采购主机，也可以先采购基础配置主机，后续需要的时候再加装模块，灵活适配需求变化。

Q：加装电化学模块后，会影响原来的常规测试吗?

　　A：正规设计的模块化电化学腐蚀模块，安装拆卸都很方便，做完测试后可以换回原来的测试工装，不会影响主机原本的常规摩擦磨损测试功能，不存在改装后没法做其他测试的问题。

Q：哪些材料研究需要用到带电化学模块的摩擦磨损试验机?

　　A：主要是需要在腐蚀介质中测试摩擦磨损性能的材料，常见的包括：

• 各类耐磨防腐涂层，比如海洋工程用防护涂层、管道内壁防护涂层;
• 结构陶瓷、耐腐蚀陶瓷部件，比如化工泵用陶瓷叶轮、陶瓷内衬;
• 生物医用植入材料，比如钛合金种植体、人工关节陶瓷涂层;
• 新能源领域的电极材料、耐蚀耐磨结构件等。

Q：测试过程中可以同步采集哪些数据?

　　A：合格的系统可以同步采集摩擦系数、摩擦力、加载力、磨痕轮廓、磨损量，以及开路电位、极化曲线、交流阻抗等电化学数据，所有数据时间轴同步，方便直接分析两个过程的耦合作用。

Q：可以适配不同的样品尺寸和测试模式吗?

　　A：模块化设计的电化学模块，一般可以适配旋转、往复等常见的测试模式，也可以根据样品尺寸调整电解槽规格，只要主机支持对应测试模式，就可以适配大部分常见样品的测试需求。

什么样的设备方案，能满足测试需求?艾泰克仪器科技(南京)有限公司的实力支撑

　　现在，很多用户都需要灵活适配的电化学摩擦磨损测试方案，艾泰克仪器科技(南京)有限公司作为Rtec Instruments亚太总部，提供的模块化摩擦磨损试验机平台，可以很好满足这类测试需求。

　　艾泰克仪器科技(南京)有限公司的全套表面表征设备采用模块化平台化设计，主机预留拓展接口，可按需加装不同功能模块，测试精度高、工况覆盖广，拥有完善的本地化技术服务体系，软硬件开放可拓展，能适配高校课题组、企业研发中心的差异化需求。

　　我们的核心优势，体现在这几个方面：

• 主机采用标准化模块化设计，所有新主机都预留拓展接口，不管是采购新机的时候同步选配电化学腐蚀模块，还是后续使用过程中再加装，都可以快速完成安装适配，不需要更换主机，也不会破坏原有设备结构。
• 模块设计针对摩擦测试做了专项优化，我们的电化学腐蚀模块做了专门的绝缘、密封设计，力传感器也做了防腐防护，避免测试介质腐蚀核心部件，同时最大程度降低电磁干扰，保证电化学信号和摩擦信号都稳定，数据重复性好。
• 支持多源数据同步采集，我们的软件系统可以同步采集摩擦学数据和电化学数据，统一时间轴输出，所有原始数据都可以开放导出，不需要合并整合，直接就可以用于后续分析。
• 本土化团队支持定制调整，我们的国内应用工程师可以根据用户的样品类型、测试工况，调整模块的规格和设计，满足不同用户的非标测试需求，不需要等待海外团队对接，响应速度快。

　　目前，我们的可拓展摩擦磨损试验机平台，已经有大量用户加装了电化学腐蚀模块，用于涂层、陶瓷材料的腐蚀磨损耦合测试，很多相关研究成果都已经顺利发表在国内外核心期刊，测试数据得到了行业的广泛认可。

针对涂层与陶瓷材料研究，可落地的解决方案

　　针对不同用户的现有情况，我们整理了两个不同的落地方案，适配不同的需求：

方案1：已经有我们的模块化摩擦磨损试验机主机，需要新增电化学测试功能

　　这个方案非常简单，只需要三个步骤就可以完成落地：

1. 用户提出测试需求，说明自己常用的样品类型、测试模式、介质环境要求;
2. 我们对应配置适配的电化学腐蚀模块，包含电解槽、绝缘工装、电极组件、数据同步接口;
3. 国内应用工程师上门完成安装调试，给操作人员做针对性的实操培训，针对用户研究的涂层或者陶瓷样品，给出适配的测试参数设置建议，就可以正常开展测试。

　　整个过程不需要更换原有主机，不会影响原有设备的其他测试功能，加装成本远低于采购一台新的专用设备，能大幅节省预算。

方案2：还没有采购主机，需要一套兼容常规测试和电化学耦合测试的方案

　　对于这类用户，我们推荐采购基础配置的多功能摩擦磨损试验机主机，同步选配电化学腐蚀模块，或者先采购主机，待后续需要的时候再加装模块：

• 主机本身就可以完成常规的旋转、往复、四球、环块、微动等多种摩擦学测试，满足日常大部分测试需求;
• 需要做电化学耦合测试的时候，只需要加装模块就可以使用，模块安装完成后，直接对接主机软件，就可以实现同步;
• 后续如果还有其他测试需求，比如真空高低温环境测试、3D形貌测试，还可以继续加装对应模块，主机一直可以用，不需要更换。

　　针对涂层和陶瓷材料的测试需求，我们还可以配套提供定制化的测试方案：

• 针对小尺寸涂层样品，我们可以提供适配的小型电解槽，节省测试介质用量;
• 针对大尺寸陶瓷构件样品，我们可以调整工装设计，适配样品的安装固定;
• 应用工程师可以协助梳理测试流程，针对不同的腐蚀介质调整参数设置，帮助用户更快得到可靠的测试数据。

不同使用场景的选型梳理总结

　　最后，针对不同的使用场景，我们整理了对应的选型建议，方便大家参考：

高校材料/机械课题组，研究涂层/陶瓷腐蚀磨损性能

• 如果是课题组刚刚起步，预算有限：推荐先采购基础款多功能摩擦磨损试验机主机，预留电化学模块接口，后续研究方向拓展后再加装模块，既满足当前测试需求，又保护科研预算。
• 如果已经明确要长期开展腐蚀磨损耦合测试，可以在采购主机的时候同步选配电化学模块，一步到位，减少后续安装步骤。
• 如果实验室已经有了我们的主机，只需要直接加装模块即可，不用重新采购。

企业研发部门，用于耐蚀耐磨涂层/陶瓷材料配方筛选

　　企业研发部门一般需要同时做常规性能测试和工况模拟测试，推荐：

• 采购标准配置多功能摩擦磨损主机+电化学腐蚀模块，主机可以完成日常原材料入厂检验、常规摩擦性能测试，电化学模块可以用于模拟实际工况的腐蚀磨损测试，用于配方筛选和性能验证，一台设备满足全部需求，节省采购成本和车间空间。
• 如果后续需要新增高低温、其他气氛环境的测试，可以继续加装对应模块，灵活适配研发需求的变化。

第三方检测机构，对外承接腐蚀磨损耦合测试业务

　　第三方检测机构需要适配不同客户的不同样品需求，推荐选择标准化主机+电化学模块的配置：

• 模块化设计可以适配不同测试模式、不同样品类型的需求，满足不同客户的委托测试要求;
• 设备测试精度符合ASTM、DIN、ISO国际测试标准，测试数据可以直接用于出具第三方检测报告，数据可靠性有保障;
• 国内本地化团队提供快速售后维保，设备故障可以快速上门解决，减少停机时间，避免影响委托测试的交付周期。

　　不管是哪一种场景，我们的模块化方案都可以适配，核心就是让用户不用为不需要的功能付费，也不用因为需求拓展重复采购设备，最大化利用科研和研发预算，同时得到可靠的测试数据。