CN110308088A - 一种电磁盐雾腐蚀装置及金属试样腐蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电磁盐雾腐蚀装置及方法，该装置包括箱体，以及位于箱体内的盐水雾化装置、管道、温度传感器、电极、线圈及铜板，位于箱体外的溶液箱、电流发生装置、磁场发生装置、空气压缩机及智能控制系统。所述电流发生装置通过电极与试样相连，电流可以为直流、交流或者脉冲电流。所述磁场发生装置通过线圈作用于实验试样，磁场可以为静磁场或者时变磁场。本发明相较于传统的盐雾腐蚀设备，可以同时研究电流、磁场及电流复合磁场对金属材料耐腐蚀性能的影响，且本发明可以同时对多个试样进行处理，节约实验成本。

Description

一种电磁盐雾腐蚀装置及金属试样腐蚀方法
技术领域
本发明属于腐蚀技术领域，尤其涉及一种电磁盐雾腐蚀装置及金属试样腐蚀方法。
背景技术
腐蚀试验通常用来研究材料的耐腐蚀性，而在大气、海洋、土壤等自然条件下，材料腐蚀是个缓慢的过程，为了快速得到材料的耐腐蚀性并研究腐蚀机理，盐雾腐蚀试验作为腐蚀加速试验的一种，在腐蚀领域被广泛使用。与自然条件相比，盐雾腐蚀试验利用盐雾腐蚀设备将腐蚀液雾化，通过改变腐蚀液的成分及设备内的温度、湿度等条件，人为加快材料的腐蚀速度。
如今实验室内的腐蚀加速试验，只是简单的将材料放在盐雾腐蚀设备中，通过调节腐蚀液成分、温度、湿度、喷雾时间及光照等环境因素来研究材料的耐腐蚀性能。但是，有些材料会在有电磁场的环境下工作，例如，在汽车、航天航空、船舶等领域。由于通电等原因，金属材料在服役过程中会感应出电流及磁场，且已有研究表明电流和磁场对金属材料的耐腐蚀性能有较大的影响。目前的研究主要是通过电磁装置将腐蚀性溶液进行电磁处理，再将处理后溶液用于腐蚀性实验，从而研究电磁场对材料腐蚀性能的影响。然而，电磁场也会对材料自身的性能产生影响，现在并没有实验装置能够测试材料在电磁场作用下的腐蚀性能。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种电磁盐雾腐蚀装置及方法，通过该装置可以研究材料在电磁场作用下的耐腐蚀性能。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种电磁盐雾腐蚀装置，该装置包括箱体(1)、溶液箱(2)、盐水雾化装置(3)、管道(4)、智能控制系统(5)、温度传感器(6)、排气装置(7)、排气装置开关(8)、排水装置(9)、电极(11)、电流发生装置(12)、线圈(13)、磁场发生装置(14)、铜板(15)、空气压缩机(16)；
所述盐水雾化装置(3)、管道(4)、温度传感器(6)、电极(11)、线圈(13)及铜板(15)位于箱体(1)的内部；溶液箱(2)、电流发生装置(12)、磁场发生装置(14)、空气压缩机(16)及智能控制系统(5)位于箱体(1)的外部；
所述盐水雾化装置(3)通过位于箱体(1)内部下方的管道(4)分别与溶液箱(2)和空气压缩机(16)相连；
安装有排气装置开关(8)的所述排气装置(7)位于箱体(1)的背面，排水装置(9)位于箱体(1)的底部；
所述铜板(15)从左到右依次固定在箱体(1)上方，在箱体(1)内部形成四个分隔区域；第一区域不放置线圈(13)，且该区域内的试样(10)不与电极(11)连接；第二区域内的试样(10)通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；第三区域内放置线圈(13)，磁场发生装置(14)通过线圈(13)作用于该区域内的试样(10)；第四区域内放置线圈(13)，磁场发生装置(14)通过线圈(13)作用于该区域内的试样(10)，并且该区域内的试样(10)通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；
所述智能控制系统(5)分别与盐水雾化装置(3)、温度传感器(6)、电流发生装置(12)、磁场发生装置(14)、空气压缩机(16)相连，通过控制空气压缩机(16)控制进入盐水雾化装置(3)的气体压力，从而影响盐雾在箱体(1)内的均匀性；通过控制盐水雾化装置(3)控制盐雾在箱体(1)内的喷雾时间及盐雾沉降率；通过控制电流发生装置(12)控制通过试样的电流大小、电流形式以及通电时间；通过控制磁场发生装置(14)控制作用于试样上的磁场大小、形式以及施加磁场的时间，通过控制温度传感器(6)检测箱体(1)内部的温度。
进一步的，所述溶液箱(2)内的腐蚀性溶液为NaCl溶液、海水、弱酸性溶液、弱碱性溶液、配置的腐蚀性溶液任一种。
进一步的，所述电流发生装置(12)产生的电流为直流、交流、者脉冲电流任一种。
进一步的，所述磁场发生装置(14)产生的磁场为静磁场或时变磁场。
进一步的，所述盐水雾化装置(3)为1个、2个或多个。
进一步的，所述溶液箱(2)与箱体(1)一体或者溶液箱(2)为单独的装置放置于箱体(1)外。
进一步的，所述试样(10)通过箱体(1)内的支架放置于上述每个分隔区域内，而且线圈(13)可以固定等方式布置在不同分割区域内。
并且，可以向金属试样(10)中通入直流、交流或者脉冲电流，线圈(13)放置在试样外围，从而使金属试样(10)处于稳定磁场或者时变磁场的环境下，温度传感器(6)可以测量箱体内的实验温度，并通过智能控制系统(5)显示出来，排水装置(9)可直接与下水道连接，从而保证箱体(1)内不会出现积水，排气装置通向室外，以免腐蚀性气体加速室内其他设施的腐蚀。
进一步的，盐水雾化装置(3)可以为1个、2个或有多个，均匀的分布在箱体(1)内部底部上的管道(4)上。溶液箱(2)内可以是依据试样(10)使用环境所配制特定的各类腐蚀性溶液。试样(10)形状优选为圆柱状和板状，试样(10)材质可以为碳钢、不锈钢、铝合金等金属材料，每组试样(10)间通过铜板(15)隔离，保证相互之间不会出现电磁场相互影响。
进一步的，每组试样(10)可以有多个，优选为3～10个平行式样，保证测试的精确性，减少误差，电流强度优选范围在0.01A～1000A，磁场强度优选范围在0.01mT～1000mT。
而且，本发明还提出一种采用上述装置进行金属试样耐腐蚀性能实验的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将腐蚀性溶液装入溶液箱(2)；
(2)将制备好的试样(10)随机分为a、b、c、d四组，并将四组试样以相同的角度放入箱体(1)内，其中，a组试样仅放置于箱体(1)第一分隔区域内，不通过电极(11)与电流发生装置(12)连接，且该区域内不放置线圈(13)；b组试样放置于箱体(1)第二分隔区域内，通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；c组试样放置于箱体(1)第三分隔区域内，通过与磁场发生装置(14)相连接的线圈(13)，将磁场施加于该组试样；d组试样放置于箱体(1)第四分隔区域内，既通过电极(11)与电流发生装置(12)相连接，又通过与磁场发生装置(14)相连的线圈(13)施加磁场于该组试样；
(3)通过智能控制系统(5)控制空气压缩机(16)，控制设定进入盐水雾化装置(3)的气体压力，从而控制盐雾在箱体(1)内的均匀性；通过智能控制系统(5)控制设定盐水雾化装置(3)的工作时间及腐蚀性溶液流量，从而控制喷雾时间和盐雾在箱体(1)内的沉降率；通过智能控制系统(5)控制电流发生装置(12)，设置电流的大小、形式以及通电时间；通过智能控制系统(5)控制磁场发生装置(14)，设置磁场的大小、形式以及通磁场的时间，之后，启动盐雾腐蚀装置进行腐蚀试验。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
本发明可以研究试样在无磁场和电场、磁场或电场单独作用、磁场与电场共同作用下材料的腐蚀性能及腐蚀机理，且本发明可以一次实现四组试样的对比实验，既减少了对比实验的误差，也节约了实验成本及时间。此外，本发明创新的提出了一种研究思路，改变了之前用电磁场对腐蚀性溶液进行处理的实验方法，直接将电磁场作用于试样，与此同时进行腐蚀试验，这与一些金属材料的使用条件更加吻合，该腐蚀实验的结果也更能说明材料在服役过程中的腐蚀特征。
附图说明
图1为本发明一种研究电磁盐雾腐蚀装置的主视图；
图2为本发明一种研究电磁盐雾腐蚀装置的试样俯视图；
图中：箱体1、溶液箱2、盐水雾化装置3、管道4、智能控制系统5、温度传感器6、排气装置7、排气装置开关8、排水装置9、试样10、电极11、电流发生装置12、线圈13、磁场发生装置14、铜板15、空气压缩机16。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如说明书附图1所示，本发明公开了一种电磁盐雾腐蚀装置，该装置包括箱体(1)、溶液箱(2)、盐水雾化装置(3)、管道(4)、智能控制系统(5)、温度传感器(6)、排气装置(7)、排气装置开关(8)、排水装置(9)、电极(11)、电流发生装置(12)、线圈(13)、磁场发生装置(14)、铜板(15)、空气压缩机(16)；
所述盐水雾化装置(3)、管道(4)、温度传感器(6)、电极(11)、线圈(13)及铜板(15)位于箱体(1)的内部；溶液箱(2)、电流发生装置(12)、磁场发生装置(14)、空气压缩机(16)及智能控制系统(5)位于箱体(1)的外部；
所述盐水雾化装置(3)通过位于箱体(1)内部下方的管道(4)分别与溶液箱(2)和空气压缩机(16)相连；
安装有排气装置开关(8)的所述排气装置(7)位于箱体(1)的背面，排水装置(9)位于箱体(1)的底部；
所述铜板(15)从左到右依次固定在箱体(1)上方，在箱体(1)内部形成四个分隔区域；第一区域不放置线圈(13)，且该区域内的试样(10)不与电极(11)连接；第二区域内的试样(10)通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；第三区域内放置线圈(13)，磁场发生装置(14)通过线圈(13)作用于该区域内的试样(10)；第四区域内放置线圈(13)，磁场发生装置(14)通过线圈(13)作用于该区域内的试样(10)，并且该区域内的试样(10)通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；
所述智能控制系统(5)分别与盐水雾化装置(3)、温度传感器(6)、电流发生装置(12)、磁场发生装置(14)、空气压缩机(16)相连，通过控制空气压缩机(16)控制进入盐水雾化装置(3)的气体压力，从而影响盐雾在箱体(1)内的均匀性；通过控制盐水雾化装置(3)控制盐雾在箱体(1)内的喷雾时间及盐雾沉降率；通过控制电流发生装置(12)控制通过试样的电流大小、电流形式以及通电时间；通过控制磁场发生装置(14)控制作用于试样上的磁场大小、形式以及施加磁场的时间，通过控制温度传感器(6)检测箱体(1)内部的温度。
进一步的，所述溶液箱(2)内的腐蚀性溶液为NaCl溶液、海水、弱酸性溶液、弱碱性溶液、配置的腐蚀性溶液任一种。
进一步的，所述电流发生装置(12)产生的电流为直流、交流、者脉冲电流任一种。
进一步的，所述磁场发生装置(14)产生的磁场为静磁场或时变磁场。
进一步的，所述盐水雾化装置(3)为1个、2个或多个。
进一步的，所述溶液箱(2)与箱体(1)一体或者溶液箱(2)为单独的装置放置于箱体(1)外。
进一步的，所述试样(10)通过箱体(1)内的支架放置于上述每个分隔区域内，而且线圈(13)可以固定等方式布置在不同分割区域内。
并且，可以向金属试样(10)中通入直流、交流或者脉冲电流，线圈(13)放置在试样外围，从而使金属试样(10)处于稳定磁场或者时变磁场的环境下，温度传感器(6)可以测量箱体内的实验温度，并通过智能控制系统(5)显示出来，排水装置(9)可直接与下水道连接，从而保证箱体(1)内不会出现积水，排气装置通向室外，以免腐蚀性气体加速室内其他设施的腐蚀。
进一步的，盐水雾化装置(3)可以为1个、2个或有多个，均匀的分布在箱体(1)内部底部上的管道(4)上。溶液箱(2)内可以是依据试样(10)使用环境所配制特定的各类腐蚀性溶液。试样(10)形状优选为圆柱状和板状，试样(10)材质可以为碳钢、不锈钢、铝合金等金属材料，每组试样(10)间通过铜板(15)隔离，保证相互之间不会出现电磁场相互影响。
进一步的，每组试样(10)可以有多个，优选为3～10个平行式样，保证测试的精确性，减少误差，电流强度优选范围在0.01A～1000A，磁场强度优选范围在0.01mT～1000mT。
而且，本发明还提出一种采用上述装置进行金属试样耐腐蚀性能实验的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将腐蚀性溶液装入溶液箱(2)；
(2)将制备好的试样(10)随机分为a、b、c、d四组，并将四组试样以相同的角度放入箱体(1)内，其中，a组试样仅放置于箱体(1)第一分隔区域内，不通过电极(11)与电流发生装置(12)连接，且该区域内不放置线圈(13)；b组试样放置于箱体(1)第二分隔区域内，通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；c组试样放置于箱体(1)第三分隔区域内，通过与磁场发生装置(14)相连接的线圈(13)，将磁场施加于该组试样；d组试样放置于箱体(1)第四分隔区域内，既通过电极(11)与电流发生装置(12)相连接，又通过与磁场发生装置(14)相连的线圈(13)施加磁场于该组试样；
(3)通过智能控制系统(5)控制空气压缩机(16)，控制设定进入盐水雾化装置(3)的气体压力，从而控制盐雾在箱体(1)内的均匀性；通过智能控制系统(5)控制设定盐水雾化装置(3)的工作时间及腐蚀性溶液流量，从而控制喷雾时间和盐雾在箱体(1)内的沉降率；通过智能控制系统(5)控制电流发生装置(12)，设置电流的大小、形式以及通电时间；通过智能控制系统(5)控制磁场发生装置(14)，设置磁场的大小、形式以及通磁场的时间，之后，启动盐雾腐蚀装置进行腐蚀试验。
实施例1
(1)向溶液箱中加入一定量浓度为5％的NaCl溶液，将16个直径为20mm，高为50mm的45#钢金属试样随机分为4组，去除表面氧化皮后放入试样固定架上；
(2)调节空气压缩的气体压力，使得盐雾能够在箱体内均匀分布；
(3)调节盐水雾化装置中盐水的流量；
(4)设置喷雾时间为10分钟，停止喷雾50分钟，并按此参数循环腐蚀72小时；
(5)将其中一组试样不做任何处理，另外三组试样分别施加0.01A的直流电、0.01mT的脉冲磁场以及0.01A的直流电复合0.01mT的脉冲磁场；
(6)启动电磁盐雾腐蚀实验装置进行试验。
实施例2
(1)向溶液箱中加入一定量浓度为5％的NaCl溶液，将16个直径为20mm，高为50mm的45#钢金属试样随机分为4组，去除表面氧化皮后放入试样固定架上；
(2)调节空气压缩的气体压力，使得盐雾能够在箱体内均匀分布；
(3)调节盐水雾化装置中盐水的流量；
(4)设置喷雾时间为10分钟，停止喷雾50分钟，并按此参数循环腐蚀72小时；
(5)将其中一组试样不做任何处理，另外三组试样分别施加1000A的脉冲电流、1000mT的静磁场以及1000A的脉冲电流复合1000mT的静磁场；
(6)启动电磁盐雾腐蚀实验装置进行试验。

Claims (8)

1.一种电磁盐雾腐蚀装置，其特征在于，该装置包括箱体(1)、溶液箱(2)、盐水雾化装置(3)、管道(4)、智能控制系统(5)、温度传感器(6)、排气装置(7)、排气装置开关(8)、排水装置(9)、电极(11)、电流发生装置(12)、线圈(13)、磁场发生装置(14)、铜板(15)、空气压缩机(16)；
所述盐水雾化装置(3)、管道(4)、温度传感器(6)、电极(11)、线圈(13)及铜板(15)位于箱体(1)的内部；溶液箱(2)、电流发生装置(12)、磁场发生装置(14)、空气压缩机(16)及智能控制系统(5)位于箱体(1)的外部；
所述盐水雾化装置(3)通过位于箱体(1)内部下方的管道(4)分别与溶液箱(2)和空气压缩机(16)相连；安装有排气装置开关(8)的所述排气装置(7)位于箱体(1)的背面，排水装置(9)位于箱体(1)的底部；
所述铜板(15)从左到右依次固定在箱体(1)上方，在箱体(1)内部形成四个分隔区域；第一区域不放置线圈(13)，且该区域内的试样(10)不与电极(11)连接；第二区域内的试样(10)通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；第三区域内放置线圈(13)，磁场发生装置(14)通过线圈(13)作用于该区域内的试样(10)；第四区域内放置线圈(13)，磁场发生装置(14)通过线圈(13)作用于该区域内的试样(10)，并且该区域内的试样(10)通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；
所述智能控制系统(5)分别与盐水雾化装置(3)、温度传感器(6)、电流发生装置(12)、磁场发生装置(14)、空气压缩机(16)相连。
2.根据权利要求1所述的一种电磁盐雾腐蚀装置，其特征在于，所述溶液箱(2)内的腐蚀性溶液为NaCl溶液、海水、弱酸性溶液、弱碱性溶液、配置的腐蚀性溶液任一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种电磁盐雾腐蚀装置，其特征在于，所述电流发生装置(12)产生的电流为直流、交流、者脉冲电流任一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种电磁盐雾腐蚀装置，其特征在于，所述磁场发生装置(14)产生的磁场为静磁场或时变磁场。
5.根据权利要求1或2所述的一种电磁盐雾腐蚀装置，其特征在于，所述盐水雾化装置(3)为1个、2个或多个。
6.根据权利要求1或2所述的一种电磁盐雾腐蚀装置，其特征在于，所述溶液箱(2)与箱体(1)一体或者溶液箱(2)为单独的装置放置于箱体(1)外。
7.根据权利要求1或2所述的一种电磁盐雾腐蚀装置，其特征在于，所述试样(10)通过箱体(1)内的支架放置于上述每个分隔区域内。
8.一种采用权利要求1-7所述的任一种装置进行金属试样耐腐蚀性能实验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将腐蚀性溶液装入溶液箱(2)；
(2)将制备好的试样(10)随机分为a、b、c、d四组，并将四组试样以相同的角度放入箱体(1)内，其中，a组试样仅放置于箱体(1)第一分隔区域内，该组试样不通过电极(11)与电流发生装置(12)连接，且该区域内不放置线圈(13)；b组试样放置于箱体(1)第二分隔区域内，该组试样通过电极(11)与电流发生装置(12)连接；c组试样放置于箱体(1)第三分隔区域内，通过与磁场发生装置(14)相连接的线圈(13)，将磁场施加于该组试样；d组试样放置于箱体(1)第四分隔区域内，该组试样既通过电极(11)与电流发生装置(12)相连接，又通过与磁场发生装置(14)相连的线圈(13)施加磁场于该组试样；
(3)通过智能控制系统(5)控制空气压缩机(16)，设定进入盐水雾化装置(3)的气体压力，从而控制盐雾在箱体(1)内的均匀性；通过智能控制系统(5)设定盐水雾化装置(3)的工作时间及腐蚀性溶液流量，从而控制喷雾时间和盐雾在箱体(1)内的沉降率；通过智能控制系统(5)控制电流发生装置(12)，设置电流的大小、形式以及通电时间；通过智能控制系统(5)控制磁场发生装置(14)，设置磁场的大小、形式以及通磁场的时间，之后，启动盐雾腐蚀装置进行腐蚀性能试验。
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