CN209764688U - 一种金属表面薄液膜厚度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属表面薄液膜厚度控制装置，其特征在于：包括样品台，在所述样品台上设置有样品放置区，且所述样品放置区与雾化出口相对，所述样品台具有可调倾角。采用本实用新型的金属表面薄液膜厚度控制装置，可调节薄液膜的厚度。

Description

一种金属表面薄液膜厚度控制装置

技术领域：

本实用新型涉及一种大气侵蚀、腐蚀或防腐测量中的电化学测量系统，尤其涉及一种在金属表面薄液膜的厚度控制装置。

背景技术：

金属在大气中的腐蚀是一种电化学过程，由于水汽凝聚或吸附在金属表面上形成薄液膜，腐蚀过程既服从电化学腐蚀的一般规律，又有大气腐蚀自身的特点。大气腐蚀是薄液膜下的电化学腐蚀，腐蚀过程动力学(速度)问题是与电极(阴，阳极)的极化，传质过程及离子迁移等密切相关的。如随着金属表面液膜厚度增加，氧通过水膜的有效扩散层厚度也增加，氧的扩散变得困难，因此金属的腐蚀速度也相应下降。

大气环境中的金属材料因温度、湿度、雨水等环境因素变化而引发的蒸发、凝聚、吸附等作用在金属表面凝聚形成薄液膜。金属在薄液膜下的电化学腐蚀是大气腐蚀的重要特征，并且金属大气腐蚀速率与其表面薄液膜厚度密切相关。形成厚度均匀、连续且可控的薄液膜是模拟再现金属大气腐蚀特征的必要条件，也是研究金属材料薄液膜环境下电化学行为、机理的重要基础。

因此金属在大气中的腐蚀与完全浸在电解液中的腐蚀过程有所区别，传统的在液相环境下获得的金属材料的经典电化学参数，也就很难准确反映金属在薄液膜环境下的电化学行为（大气腐蚀）。科学研究证明，薄液膜电化学技术更适合用于研究金属的大气腐蚀，也可更精确的解释金属大气腐蚀机理，而该技术的关键是在金属表面生成均一并且厚度可控的薄液膜。

现有公开的金属表面薄液膜的形成要么是将金属置于液体中然后待金属表面的液体逐渐蒸发后形成薄液膜，或者直接在金属表面倒入液体，然后待液体蒸发后形成薄液膜。通过这种方式形成的薄液膜厚度会随着时间而变化，且其薄液膜的厚度不可控制，不利于进行模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种厚度可控的金属表面薄液膜控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：一种金属表面薄液膜厚度控制装置，其特征在于：包括样品台，在所述样品台上设置有样品放置区，且所述样品放置区与雾化出口相对，所述样品台具有可调倾角。通过向样品台上放置的金属样品表面吹入雾流，雾流接触到金属样品后发生部分冷凝形成液体，液体从样品表面流过形成薄液膜，到雾流与薄液膜达到气液平衡后，薄液膜的厚度便稳定下来。而调整金属样品的倾斜角度，不同的倾斜角度则会对薄液膜产生不同的外力作用，外力控制薄液膜流速；外力越大，则薄液膜更易流动，薄液膜厚度则越薄；反之，外力越小，薄液膜流动动力变小，薄液膜则变厚。因此，调大样品台倾角使其更接近垂直方向更易得到更薄的薄液膜，调小样品台倾角使其更接近水平方向更易得到更厚的薄液膜。

优选的，所述样品台置于机架上，且所述样品台的一侧与转动机构固连。

进一步的，所述转动机构包括电机，所述电机输出轴与减速机连接，所述减速机的输出轴与主动齿轮连接，所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮的齿轮轴与所述样品台一侧固连。

为进一步精确控制薄液膜的厚度，在所述样品台上还设置有光纤光谱仪，所述光纤光谱仪的光纤探头正对所述样品放置区。通过光纤光谱仪实时测量薄液膜的厚度，同时控制雾化器雾化快慢或样品台倾角，直到薄液膜厚度达到试验要求厚度。

光纤光谱仪测量原理：当入射光穿透不同物质的界面时将会有部分的光被反射，由于光的波动性导致从多个界面的反射光彼此干涉，从而使反射光的多波长光谱产生震荡的现象。从光谱的震荡频率，可以判断不同界面的距离进而得到材料的厚度，震荡越大代表膜厚越大。光纤光谱仪搭建在一个电动平移台上，光纤光谱仪探头可在X、Y方向平行移动，以及在Z方向垂直伸缩。同时，移动平台固定在上，可根据需要随样品台调整倾斜角度。

为进一步便于测量薄液膜的厚度，所述光纤探头可进行三个方向的位置调整。

优选的，在所述样品台上设置有X轴导轨机构，在所述样品台与所述X轴导轨机构上设置有Y轴导轨机构，在所述Y轴导轨机构上设置有Z轴导轨机构，所述光纤探头固定在所述Z轴导轨机构上。

优选的，所述X轴导轨机构、Y轴导轨机构、Z轴导轨机构通过电机驱动丝杠螺母机构构成。

有益效果：

采用本实用新型的金属表面薄液膜控制装置，可通过调整样品角度，使得吹入到其上的雾流受到不同的外力，而在不同的外力的作用下可得到不同厚度的薄液膜。并且可通过光纤光谱仪的实时检测到薄液膜的厚度，通过样品台上设置的转动机构与光纤光谱仪的配合控制得到实验所需的薄液膜厚度，并且厚度精确。有利于进行模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验

另外，还可通过控制雾流的流量近一步控制薄液膜的厚度，且通过雾流向金属表面吹入形成的薄液膜厚度稳定，有利于进行模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。

本实用新型的结构简单但是效果佳，便于操作。

附图说明：

图1为本实用新型金属表面薄液膜控制装置的主视图；

图2为本实用新型金属表面薄液膜控制装置的俯视图；

图3为本实用新型金属表面薄液膜控制装置的左视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但本实用新型并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本实用新型权利要求所要求保护的范围。

实施例1：如图1-3所示，一种金属表面薄液膜厚度控制装置，包括样品台1，在所述样品台上设置有样品放置区11，且所述样品放置区与雾化出口相对，所述样品台具有可调倾角。

通过向样品台上放置的金属样品表面吹入雾流，雾流接触到金属样品后发生部分冷凝形成液体，液体从样品表面流过形成薄液膜，到雾流与薄液膜达到气液平衡后，薄液膜的厚度便稳定下来。而调整金属样品的倾斜角度，不同的倾斜角度则会对薄液膜产生不同的外力作用，外力控制薄液膜流速；外力越大，则薄液膜更易流动，薄液膜厚度则越薄；反之，外力越小，薄液膜流动动力变小，薄液膜则变厚。因此，调大样品台倾角使其更接近垂直方向更易得到更薄的薄液膜，调小样品台倾角使其更接近水平方向更易得到更厚的薄液膜。

实施例2：如图1-3所示，一种金属表面薄液膜厚度控制装置，包括样品台1，在所述样品台上设置有样品放置区11，且所述样品放置区与雾化出口相对，所述样品台具有可调倾角。

其中，调整样品台的角度可具通过多种机构达到，比如将样品台一边活动铰接，另一边采用顶杆向上或向下活动，达到改变样品台的角度的目的。

在本实施例中，采用的是齿轮转动机构2达到样品台转动的目的。具体而言，所述样品台的其余三边为自由活动，而所述样品台的另一边与转动机构固连，所述转动机构包括电机，所述电机输出轴与减速机连接，所述减速机的输出轴与主动齿轮固连，而所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动，而所述从动齿轮的齿轮轴则与样品台固连，如此一来，开动电机，带动从动齿轮转动，而所述从动齿轮转动则将带动样品台转动。

其中，所述样品台是设置在机架3上的，所述从动齿轮的齿轮轴两端通过轴承与机架连接。

通过向样品台上放置的金属样品表面吹入雾流，雾流接触到金属样品后发生部分冷凝形成液体，液体从样品表面流过形成薄液膜，到雾流与薄液膜达到气液平衡后，薄液膜的厚度便稳定下来。而调整金属样品的倾斜角度，不同的倾斜角度则会对薄液膜产生不同的外力作用，外力控制薄液膜流速；外力越大，则薄液膜更易流动，薄液膜厚度则越薄；反之，外力越小，薄液膜流动动力变小，薄液膜则变厚。因此，调大样品台倾角使其更接近垂直方向更易得到更薄的薄液膜，调小样品台倾角使其更接近水平方向更易得到更厚的薄液膜。

实施例3：如图1-3所示，一种金属表面薄液膜厚度控制装置，包括样品台1，在所述样品台上设置有样品放置区11，且所述样品放置区与雾化出口相对，所述样品台具有可调倾角。

其中，调整样品台的角度可具通过多种机构达到，比如将样品台一边活动铰接，另一边采用顶杆向上或向下活动，达到改变样品台的角度的目的。

在本实施例中，采用的是齿轮转动机构2达到样品台转动的目的。具体而言，所述样品台的其余三边为自由活动，而所述样品台的另一边与转动机构固连，所述转动机构包括电机，所述电机的输出轴减速机连接，所述减速机的输出轴与主动齿轮固连，而所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动，而所述从动齿轮的齿轮轴则与样品台固连，如此一来，开动电机，带动从动齿轮转动，而所述从动齿轮转动则将带动样品台转动。

其中，所述样品台是设置在机架3上的，所述从动齿轮的齿轮轴两端通过轴承与机架连接。

另外，还设置有光纤光谱仪对金属表面形成的薄液膜的厚度进行实时检测，光纤光谱仪的软件接入电脑，而光纤光谱仪的光纤探头7正对所述样品放置区，且所述光纤探头具有可进行三个方向的位置调整。以便于能够对金属薄液膜的不同位置进行厚度检测。

具体而言：在所述样品台上设置有X轴导轨机构4，Y轴导轨机构5和Z轴导轨机构6，且所述X轴导轨机构、Y轴导轨机构、Z轴导轨机构通过电机驱动丝杠螺母机构构成。

其中，所述X轴导轨机构的丝杠设置在样品台上，而所述Y轴导轨机构的丝杠设置在X轴导轨机构的螺母台和样品台上，而所述Z轴导轨机构的丝杠竖向设置在所述Y轴导轨机构的螺母台上，所述光纤探头则设置在所述Z轴导轨机构的螺母台上。

且所述X轴导轨机构、Y轴导轨机构、Z导轨机构均通过电机驱动。

所述光纤光谱仪测量原理：当入射光穿透不同物质的界面时将会有部分的光被反射，由于光的波动性导致从多个界面的反射光彼此干涉，从而使反射光的多波长光谱产生震荡的现象。从光谱的震荡频率，可以判断不同界面的距离进而得到材料的厚度，震荡越大代表膜厚越大。

本实施例中的光纤光谱仪为市场采购的现有产品，其厂家为：美国filmetrics，型号为：F3-s980

采用本实施例的金属表面薄液膜控制装置，可通过调整样品角度，使得吹入到其上的雾流受到不同的外力，而在不同的外力的作用下可得到不同厚度的薄液膜。并且可通过光纤光谱仪的实时检测到薄液膜的厚度，通过样品台上设置的转动机构与光纤光谱仪的配合控制得到实验所需的薄液膜厚度，并且厚度精确。有利于进行模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验

另外，还可通过控制雾流的流量近一步控制薄液膜的厚度，且通过雾流向金属表面吹入形成的薄液膜厚度稳定，有利于进行模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。本实施例的结构简单但是效果佳，便于操作。

Claims (6)

1.一种金属表面薄液膜厚度控制装置，其特征在于：包括样品台，在所述样品台上设置有样品放置区，且所述样品放置区与雾化出口相对，所述样品台具有可调倾角；所述样品台置于机架上，且所述样品台的一侧与转动机构固连。

2.如权利要求1所述的金属表面薄液膜厚度控制装置，其特征在于：所述转动机构包括电机，所述电机输出轴与减速机连接，所述减速机的输出轴与主动齿轮连接，所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮的齿轮轴与所述样品台一侧固连。

3.如权利要求1或2所述的金属表面薄液膜厚度控制装置，其特征在于：在所述样品台上还设置有光纤光谱仪，所述光纤光谱仪的光纤探头正对所述样品放置区。

4.如权利要求3所述的金属表面薄液膜厚度控制装置，其特征在于：所述光纤探头可进行三个方向的位置调整。

5.如权利要求4所述的金属表面薄液膜厚度控制装置，其特征在于：在所述样品台上设置有X轴导轨机构，在所述样品台与所述X轴导轨机构上设置有Y轴导轨机构，在所述Y轴导轨机构上设置有Z轴导轨机构，所述光纤探头固定在所述Z轴导轨机构上。

6.如权利要求5所述的金属表面薄液膜厚度控制装置，其特征在于：所述X轴导轨机构、Y轴导轨机构、Z轴导轨机构通过电机驱动丝杠螺母机构构成。