一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：制作光面的金屬拉伸試件，將金屬拉伸試件的表面清理干凈，確定金屬拉伸試件的中間一段區(qū)域?yàn)橹虚g預(yù)銹區(qū)，則金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)之外的兩端為非預(yù)銹區(qū)，使陽(yáng)極導(dǎo)線的銅絲與金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)相接觸電連接，用絕緣膠帶緊密纏繞包裹金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)及陽(yáng)極導(dǎo)線的銅絲，將中間預(yù)銹區(qū)暴露在外。本發(fā)明還提供了一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是：可以快速制作出銹蝕狀況較為均勻、銹蝕位置可控、銹蝕后試件的銹蝕率較為精確的銹蝕金屬試件。
【專利說(shuō)明】一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制作銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，尤其涉及一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]土木工程中包含大量金屬試件，如鋼筋、栓釘、鋼梁等，實(shí)際工程都處于自然環(huán)境中，面臨各種惡劣天氣以及有害介質(zhì)，金屬試件都會(huì)發(fā)生銹蝕。銹蝕后的金屬材料力學(xué)性能會(huì)有不同程度的下降，對(duì)結(jié)構(gòu)物的使用性能甚至安全性能造成危害。
[0003]于是土木工程試驗(yàn)研究中的一個(gè)方向，就是對(duì)金屬試件的銹蝕展開(kāi)研究，一般在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)金屬試件進(jìn)行模擬的人工環(huán)境銹蝕，之后對(duì)銹蝕金屬試件進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，已獲得其力學(xué)性能。
[0004]在土木工程金屬銹蝕試驗(yàn)研究中，很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，就是模擬自然條件下的金屬試件銹蝕。由于實(shí)際環(huán)境中的金屬試件需要幾年或者幾十年達(dá)到較大的銹蝕程度，實(shí)驗(yàn)室中難以實(shí)現(xiàn)。一般需要采取其他的措施，對(duì)金屬試件進(jìn)行加速銹蝕。
[0005]為了研究金屬銹蝕后材料微觀結(jié)構(gòu)的差異和力學(xué)性能的下降，實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常采用人工加速方法制作銹蝕金屬試件，一般為通電加速銹蝕的試驗(yàn)方法。采用通電加速銹蝕方法，可以用比自然界高若干倍的速率得到銹蝕試件，試驗(yàn)中銹蝕速率可以控制，加速銹蝕的過(guò)程可以被觀察并且相關(guān)數(shù)據(jù)可以被記錄，使得對(duì)金屬銹蝕后的研究更加方便快捷。目前通電加速銹蝕技術(shù)已經(jīng)廣泛用于各大高校及研究機(jī)構(gòu)關(guān)于材料技術(shù)工程、土木工程耐久性等針對(duì)金屬銹蝕的研究，主要有鋼筋銹蝕后力學(xué)性能的研究、鋼筋銹蝕后的微觀研究、鋼筋銹蝕后與混凝土的粘接滑移研究、鋼筋銹蝕后構(gòu)件與結(jié)構(gòu)總體力學(xué)性能的研究的方向。
[0006]金屬在自然界的銹蝕比較緩慢，在實(shí)驗(yàn)室中一般采用通電加速銹蝕的方法實(shí)現(xiàn)銹蝕，以期在較短時(shí)間內(nèi)獲得所需金屬銹蝕率的試件。通電加速銹蝕試驗(yàn)遵循著Faraday (法拉第)定理，通常用其推算出金屬試件的通電時(shí)間與其理論銹蝕率的關(guān)系。
[0007]Faraday定律可以指導(dǎo)通電銹蝕試驗(yàn)，由于通電時(shí)間與理論銹蝕率成正比，改變?cè)嚰砻娴碾娏髅芏纫钥刂平饘俚匿P蝕速率，則可得到目標(biāo)銹蝕率。
[0008]目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)鋼筋銹蝕進(jìn)行的試驗(yàn)研究，為了使鋼筋在短時(shí)間內(nèi)銹蝕，一般將鋼筋澆筑于混凝土中，采用通電加速銹蝕方法獲得銹蝕鋼筋。操作方法一般包括:確定鋼筋表面的電流密度，用法拉第定律計(jì)算好銹蝕時(shí)間，養(yǎng)護(hù)鋼筋混凝土試件至預(yù)定齡期后，對(duì)非銹蝕區(qū)域采取必要的封閉措施，之后將試件放入制配好的氯化鈉溶液中，將連接電源的負(fù)極放入溶液中，接通電源。鋼筋的銹蝕程度衡量一般采用稱重法，用質(zhì)量損失來(lái)表征其銹蝕程度的大小。之后采用拉伸試驗(yàn)來(lái)測(cè)量銹蝕鋼筋屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率等數(shù)據(jù)。
[0009]采用傳統(tǒng)的通電銹蝕試驗(yàn)方法(即應(yīng)用Faraday定律指導(dǎo)的通電銹蝕試驗(yàn))做出來(lái)的銹蝕鋼筋試件，主要表現(xiàn)為分布不均勻的坑蝕，鋼筋表面銹蝕狀況不相一致，在鋼筋縱向截面的銹蝕情況也相差很大。這是由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鋼筋表面任何一點(diǎn)都可能成為陽(yáng)極，由于鋼筋一般帶肋，表面情況有一定差異，而跟鋼筋每一處接觸的溶液性質(zhì)也不相一致，再加上銹蝕產(chǎn)物的積累使得反應(yīng)中鋼筋某些表面與溶液不能很好接觸，通電銹蝕后鋼筋通常無(wú)法達(dá)到均勻銹蝕，難以對(duì)金屬材料銹蝕進(jìn)行比較細(xì)致的研究。
[0010]其次，用稱重法算出的銹蝕率，是鋼筋縱向銹蝕程度的一個(gè)平均值，將鋼筋試件的損傷都一并包含在內(nèi)。而在拉伸試驗(yàn)中，銹蝕鋼筋都有一個(gè)控制截面，往往是局部銹蝕最大的截面，此時(shí)稱重法得到的銹蝕率并不能表征控制截面的損傷程度。
[0011]再者，F(xiàn)araday定律用于金屬銹蝕有較多理論假設(shè)，在實(shí)驗(yàn)室條件下有不少無(wú)法改變的自然因素和人為因素，影響著Faraday定律應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室金屬銹蝕的精度，比如晝夜溫差使得溶液溫度不恒定，試件在容器中的放置方式無(wú)法使每一處金屬表面與溶液接觸的狀況一致，銹蝕產(chǎn)物生成后附著于金屬表面甚至堆積成一層堅(jiān)硬的殼狀物，阻礙試件充分反應(yīng)，這些產(chǎn)物無(wú)法在生成后立即清除，隨反應(yīng)進(jìn)行溶液的濃度也發(fā)生著變化等等，這些因素都在試驗(yàn)過(guò)程中被顯著地表現(xiàn)出來(lái)；最后，在以往關(guān)于鋼筋混凝土銹蝕的試驗(yàn)研究中，發(fā)現(xiàn)Faraday定律指導(dǎo)的通電銹蝕試驗(yàn)精度都不是很令人滿意。
[0012]再者，傳統(tǒng)試驗(yàn)方法為了隔離銹蝕區(qū)外的區(qū)域與溶液接觸，一般用環(huán)氧樹(shù)脂或石蠟等環(huán)涂于鋼筋表面，這些材質(zhì)在硬化后非常難去除。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明提供了一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
51、制作光面的金屬拉伸試件，將金屬拉伸試件的表面清理干凈，確定金屬拉伸試件的中間一段區(qū)域?yàn)橹虚g預(yù)銹區(qū)，則金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)之外的兩端為非預(yù)銹區(qū)，使陽(yáng)極導(dǎo)線的銅絲與金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)相接觸電連接，用絕緣膠帶緊密纏繞包裹金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)及陽(yáng)極導(dǎo)線的銅絲，將金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)暴露在外；
52、將金屬拉伸試件水平架設(shè)在容器內(nèi)，使金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)架空，往容器注入氯化鈉溶液，使金屬拉伸試件水平浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)；
53、通過(guò)陽(yáng)極導(dǎo)線接通恒壓直流電源的陽(yáng)極，將恒壓直流電源的陰極接通銅棒，并將銅棒豎直浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)，保持銅棒與金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)不相接觸；
54、打開(kāi)恒壓直流電源的開(kāi)關(guān)，將電壓調(diào)至最大值，然后再自零開(kāi)始將電流調(diào)到預(yù)定電流值；
55、保持氯化鈉溶液的液面高度不變；
56、通電銹蝕預(yù)定時(shí)間后，關(guān)閉恒壓直流電源的開(kāi)關(guān)，取出金屬拉伸試件，沖洗金屬拉伸試件，將絕緣膠帶撕去，擦除金屬拉伸試件表面的水分。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S2中注入的氯化鈉溶液的濃度為3%。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S2中，在容器內(nèi)放置兩塊絕緣墊塊，將金屬拉伸試件的兩端分別架設(shè)在絕緣墊塊上。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S3中，恒壓直流電源的陰極通過(guò)陰極導(dǎo)線接通銅棒的頂端，將銅棒豎直浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)，并保持陰極導(dǎo)線與銅棒頂端的連接處位于氯化鈉溶液的液面之上，使陰極導(dǎo)線不浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S5中，往容器內(nèi)注入相同濃度的氯化鈉溶液，以保持氯化鈉溶液的液面高度不變。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S6中，擦除金屬拉伸試件表面的水分后，用風(fēng)干機(jī)吹干或者烘干，保存于密封袋中。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟SI中，將陽(yáng)極導(dǎo)線的銅絲纏繞在金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)上，使陽(yáng)極導(dǎo)線與金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)相接觸電連接。
[0021]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，將多組金屬拉伸試件依次進(jìn)行步驟SI至S6，但每組金屬拉伸試件通電銹蝕預(yù)定時(shí)間線性遞增，用稱重法測(cè)量進(jìn)行了步驟S6之后的金屬拉伸試件的銹蝕率，得到不同時(shí)間間隔下金屬拉伸試件的銹蝕率，得出在相同試驗(yàn)處理下以及相同試驗(yàn)環(huán)境中的“時(shí)間-銹蝕率”曲線。
[0022]本發(fā)明還提供了一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括絕緣膠帶、絕緣墊塊、恒壓直流電源、光面的金屬拉伸試件、容器和銅棒，其中，所述金屬拉伸試件的中間為中間預(yù)銹區(qū)，兩端為非預(yù)銹區(qū)，所述恒壓直流電源的陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)極導(dǎo)線與所述金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)電連接，所述恒壓直流電源的陰極通過(guò)陰極導(dǎo)線與所述銅棒電連接，所述絕緣膠帶纏繞包裹所述金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)，所述金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)暴露在夕卜，所述容器內(nèi)盛有氯化鈉溶液，所述金屬拉伸試件水平浸泡在所述氯化鈉溶液內(nèi)，所述銅棒豎直浸泡在所述氯化鈉溶液內(nèi)，所述金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)與所述銅棒不接觸，所述絕緣墊塊設(shè)置在所述容器底部，所述金屬拉伸試件的兩端架設(shè)在所述絕緣墊塊上。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述陰極導(dǎo)線與所述銅棒的連接處位于所述氯化鈉溶液的液面之上，所述氯化鈉溶液的濃度為3%。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)上述方案，可以快速制作出銹蝕狀況較為均勻、銹蝕位置可控、銹蝕后試件的銹蝕率較為精確的銹蝕金屬試件，采用絕緣膠帶即可避免不反應(yīng)區(qū)域金屬與溶液的接觸，采用絕緣膠帶的試驗(yàn)效率極高，相當(dāng)大程度節(jié)省了試驗(yàn)預(yù)處理時(shí)間。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]圖1中的附圖標(biāo)號(hào)為:恒壓直流電源I ;陽(yáng)極導(dǎo)線2 ;陰極導(dǎo)線3 ;銅棒4 ;絕緣墊塊5 ;中間預(yù)銹區(qū)6 ;絕緣膠帶7 ;容器8 ;氯化鈉溶液9。
[0028]如圖1所示，一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
S1、制作光面的金屬拉伸試件，將金屬拉伸試件的表面清理干凈，去除油污和灰塵，露出金屬拉伸試件的光亮表面，將金屬拉伸試件進(jìn)行稱重并記錄，用游標(biāo)卡尺確定尺寸，編號(hào)，用游標(biāo)卡尺確定金屬拉伸試件的中間一段區(qū)域?yàn)橹虚g預(yù)銹區(qū)6，用油性筆標(biāo)出，則金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6之外的兩端為非預(yù)銹區(qū)，將陽(yáng)極導(dǎo)線2的銅絲纏繞在金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)上，使陽(yáng)極導(dǎo)線2與金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)相接觸電連接，用絕緣膠帶7緊密纏繞包裹金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)及陽(yáng)極導(dǎo)線2的銅絲，避免金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)及陽(yáng)極導(dǎo)線2暴露在外，用絕緣膠帶7防止溶液滲透，將金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6暴露在外； 52、選取高密度開(kāi)模壓制成型的泡沫箱作為容器8，將金屬拉伸試件水平架設(shè)在容器8內(nèi)，在金屬拉伸試件的兩端分別設(shè)置絕緣墊塊5，使金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6架空懸于容器8內(nèi)，通過(guò)絕緣墊塊5留出一定空間讓銹蝕產(chǎn)物堆積，往容器8注入濃度為3%的氯化鈉溶液9，使金屬拉伸試件水平浸泡在氯化鈉溶液9內(nèi)；
53、通過(guò)陽(yáng)極導(dǎo)線2接通恒壓直流電源I的陽(yáng)極，恒壓直流電源I的陰極通過(guò)陰極導(dǎo)線3接通銅棒4的頂端，將銅棒4豎直浸泡在氯化鈉溶液9內(nèi)，并保持陰極導(dǎo)線3與銅棒4頂端的連接處位于氯化鈉溶液9的液面之上，使陰極導(dǎo)線3不浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)，可防止陰極導(dǎo)線3的銅線受氯化鈉溶液9的銹蝕而斷開(kāi)，保持銅棒4與金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6不相接觸，避免銅棒4與金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6相接觸造成短路；
54、打開(kāi)恒壓直流電源I的開(kāi)關(guān)，將電壓調(diào)至最大值，然后再自零開(kāi)始將電流調(diào)到預(yù)定電流值；
55、往容器內(nèi)注入濃度為3%的氯化鈉溶液9，以保持氯化鈉溶液9的液面高度不變，因?yàn)橥娭?，觀察陰極發(fā)現(xiàn)其表面有氣泡產(chǎn)生，氯化鈉溶液9顏色逐漸變深，此后隨著銹蝕產(chǎn)物的生成，金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6的表面會(huì)更難跟溶液接觸，也就是電阻將變大，觀察電壓示數(shù)發(fā)現(xiàn)其在隨反應(yīng)進(jìn)程上升。試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)隨電壓值上升，反應(yīng)將消耗更多水分，為了保證在通電銹蝕反應(yīng)中溶液狀態(tài)恒定，應(yīng)隨時(shí)注入濃度為3%的氯化鈉溶液9使溶液液面保持在原位置；
56、通電銹蝕預(yù)定時(shí)間后，關(guān)閉恒壓直流電源I的開(kāi)關(guān)，取出金屬拉伸試件，取出金屬拉伸試件后，可以發(fā)現(xiàn)金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6有一層銹蝕產(chǎn)物堆積而成的殼狀物，有一定強(qiáng)度和剛度，沖洗金屬拉伸試件，將絕緣膠帶7撕去，在試件金屬完全暴露于空氣后，應(yīng)立即擦除金屬拉伸試件表面的水分，擦除金屬拉伸試件表面的水分后，用風(fēng)干機(jī)吹干或者烘干，保存于密封袋中。
[0029]此處是試驗(yàn)中有別于其他傳統(tǒng)試驗(yàn)的地方。通電時(shí)間的精確性影響著所獲得試件的銹蝕率準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)試驗(yàn)是用Faraday定律計(jì)算通電時(shí)間，結(jié)果并不準(zhǔn)確，交底書(shū)中已經(jīng)有數(shù)據(jù)比較。本試驗(yàn)用以下方法處理通電時(shí)間，使得通電時(shí)間更準(zhǔn)確，且能批量制作。
[0030]將多組金屬拉伸試件依次進(jìn)行步驟SI至S6，但每組金屬拉伸試件通電銹蝕預(yù)定時(shí)間按y=kx線性遞增，例如第一組的通電銹蝕預(yù)定時(shí)間為24小時(shí)，則第二組的通電銹蝕預(yù)定時(shí)間為48小時(shí)，第三組的通電銹蝕預(yù)定時(shí)間為72小時(shí)，以此類推，本發(fā)明優(yōu)選同時(shí)放入多組金屬拉伸試件，每間隔相同時(shí)間取出一組金屬拉伸試件，用稱重法測(cè)量進(jìn)行了步驟S6之后的金屬拉伸試件的銹蝕率，得到不同時(shí)間間隔下金屬拉伸試件的銹蝕率，得出在相同試驗(yàn)處理下以及相同試驗(yàn)環(huán)境中的“時(shí)間-銹蝕率”曲線，在相同試驗(yàn)處理下以及相同試驗(yàn)環(huán)境中的“時(shí)間-銹蝕率”曲線。定出目標(biāo)銹蝕率后，按照以上曲線推算相應(yīng)需要的銹蝕時(shí)間，同樣精確到分鐘。在往后取出金屬拉伸試件時(shí)，都記錄下金屬拉伸試件的銹蝕時(shí)間和銹蝕率的數(shù)據(jù)，添加到總樣本中再次歸納新的“時(shí)間-銹蝕率”曲線，以此循環(huán)。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明還提供了一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括絕緣膠帶7、絕緣墊塊5、恒壓直流電源1、光面的金屬拉伸試件、容器8和銅棒4，其中，所述金屬拉伸試件的中間為中間預(yù)銹區(qū)6，兩端為非預(yù)銹區(qū)，所述恒壓直流電源I的陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)極導(dǎo)線2與所述金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)電連接，所述恒壓直流電源I的陰極通過(guò)陰極導(dǎo)線3與所述銅棒4電連接，所述絕緣膠帶7纏繞包裹所述金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)，所述金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6暴露在外，所述容器8內(nèi)盛有氯化鈉溶液9，所述金屬拉伸試件水平浸泡在所述氯化鈉溶液9內(nèi)，所述銅棒4豎直浸泡在所述氯化鈉溶液9內(nèi)，所述金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)6與所述銅棒4不接觸，所述絕緣墊塊5設(shè)置在所述容器8底部，所述金屬拉伸試件的兩端水平架設(shè)在所述絕緣墊塊5上。
[0032]如圖1所示，所述陰極導(dǎo)線3與所述銅棒4的連接處位于所述氯化鈉溶液9的液面之上，所述氯化鈉溶液9的濃度為3%。
[0033]本發(fā)明提供的一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)系統(tǒng)，旨在實(shí)驗(yàn)室條件下采用簡(jiǎn)單、快捷的方法，制作出銹蝕狀況較為均勻、銹蝕位置可控、理論銹蝕時(shí)間與實(shí)際銹蝕時(shí)間差異小、銹蝕后試件的銹蝕率較為精確的銹蝕金屬試件，且此方法有繼承性，能批量制作出銹蝕狀況更良好的銹蝕試件，使得試驗(yàn)中金屬樣本的銹蝕質(zhì)量得到保證。
[0034]本試驗(yàn)的待銹蝕的金屬試件設(shè)計(jì)與制作的方法如下:
本試驗(yàn)設(shè)計(jì)制作一批金屬拉伸試件，進(jìn)行加速均勻銹蝕試驗(yàn)。拉伸試件形狀為棒材，總長(zhǎng)度為150mm，有效區(qū)直徑為10mm。設(shè)計(jì)銹蝕環(huán)境為濃度3%的氯化鈉溶液。選取外包絕緣膠皮的銅絲電線，將電線一端膠皮剪除露出銅絲，把銅絲緊密捆綁于金屬試件表面。由于暴露在外受腐蝕的金屬在全浸泡中溶液性質(zhì)并非處處一致，引起試件表面的銹蝕情況也非點(diǎn)點(diǎn)一致，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)僅將試件中間20_處的金屬部分暴露在外銹蝕，以趨近均勻銹蝕。為此，除了暴露在外預(yù)銹蝕區(qū)域，試件其余表面都用絕緣膠帶7緊密包裹，避免其與溶液接觸。同時(shí)注意將電線的銅絲部分緊密包裹于絕緣膠帶7中，避免于此處滲入溶液。在預(yù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，如豎直放置試件令其銹蝕，預(yù)留銹蝕段下側(cè)的銹蝕程度會(huì)大于上側(cè)的銹蝕程度，隨著銹蝕程度的增長(zhǎng)這種趨勢(shì)越發(fā)明顯，推測(cè)原因應(yīng)該是通電過(guò)程中溶液濃度非處處均勻，位于容器下方的溶液濃度高于上部的濃度。于是調(diào)整試驗(yàn)將試件平置，使得銹蝕段的溶液濃度基本一致，避免了銹蝕區(qū)域兩端反應(yīng)程度不一致的情況發(fā)生。另外，在通電銹蝕過(guò)程中，銹蝕產(chǎn)物首先包裹于銹蝕段外側(cè)，隨著銹蝕程度的增大，銹蝕產(chǎn)物受重力影響往下方移動(dòng)，堆積于銹蝕段下側(cè)，往往造成下側(cè)金屬表面被銹蝕產(chǎn)物所覆蓋，不能與溶液很好接觸。隨著通電時(shí)間的增長(zhǎng)，預(yù)銹蝕段上下側(cè)表面的反應(yīng)程度也有明顯區(qū)別。為避免這一現(xiàn)象，試驗(yàn)中采用墊塊將試件的首尾墊高，留下中間區(qū)域堆積銹蝕產(chǎn)物，使得試件下側(cè)表面不會(huì)被銹蝕產(chǎn)物覆蓋，上下側(cè)的銹蝕狀態(tài)基本一致。
[0035]本發(fā)明提供的一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:
一、本試驗(yàn)的金屬拉伸試件預(yù)處理簡(jiǎn)單快捷。試驗(yàn)中制作光面的金屬拉伸試件，其表面積比普通帶肋鋼筋小，不易積累灰塵與污垢，便于清潔保養(yǎng)。制作完金屬拉伸試件后在其表面涂上一層潤(rùn)滑油，將金屬拉伸試件放于密封袋中，既可以避免金屬拉伸試件在試驗(yàn)前不發(fā)生銹蝕。而普通鋼筋在試驗(yàn)前一般已經(jīng)發(fā)生自然狀態(tài)下的銹蝕，需要用特殊措施進(jìn)行除銹，使得傳統(tǒng)試驗(yàn)方法預(yù)處理較為麻煩。再者，傳統(tǒng)試驗(yàn)方法為了隔離銹蝕區(qū)外的區(qū)域與溶液接觸，一般用環(huán)氧樹(shù)脂或石蠟等環(huán)涂于鋼筋表面，這些材質(zhì)在硬化后非常難去除。本試驗(yàn)采取絕緣膠帶7即可避免不反應(yīng)區(qū)域金屬與溶液的接觸，采用絕緣膠帶7的試驗(yàn)效率極高，相當(dāng)大程度節(jié)省了試驗(yàn)預(yù)處理時(shí)間。
[0036]二、本試驗(yàn)可以根據(jù)研究意愿，調(diào)整銹蝕區(qū)域的位置、形狀、尺寸。且根據(jù)本試驗(yàn)的指導(dǎo)思路，銹蝕時(shí)間可以較為精確地把握。[0037]三、本試驗(yàn)在金屬拉伸試件銹蝕完畢后的處理工作非常方便，僅需用清水洗除銹蝕區(qū)域的銹蝕產(chǎn)物，將絕緣膠帶7去除，烘干保存即可。傳統(tǒng)試驗(yàn)中去除銹蝕后鋼筋表面的防護(hù)措施需要相當(dāng)?shù)墓Ψ?，比如采用特殊的化學(xué)試劑溶解或者烘烤褪去金屬表面的環(huán)氧樹(shù)脂或者石蠟，且這類有機(jī)試劑在硬化后難以完全消除，對(duì)后期稱重會(huì)有一定程度的影響。
[0038]四、本試驗(yàn)制作的金屬拉伸試件的銹蝕狀況良好，基本屬于均勻銹蝕。本試驗(yàn)制作的金屬拉伸試件所測(cè)得的銹蝕率是嚴(yán)格意義上的銹蝕率，金屬表面的銹蝕狀況基本一致，有利于后續(xù)對(duì)金屬拉伸試件的檢測(cè)衡量及試驗(yàn)研究。
[0039]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟: S1、制作光面的金屬拉伸試件，將金屬拉伸試件的表面清理干凈，確定金屬拉伸試件的中間一段區(qū)域?yàn)橹虚g預(yù)銹區(qū)，則金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)之外的兩端為非預(yù)銹區(qū)，使陽(yáng)極導(dǎo)線的銅絲與金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)相接觸電連接，用絕緣膠帶緊密纏繞包裹金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)及陽(yáng)極導(dǎo)線的銅絲，將金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)暴露在外； S2、將金屬拉伸試件水平架設(shè)在容器內(nèi)，使金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)架空，往容器注入氯化鈉溶液，使金屬拉伸試件水平浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)； S3、通過(guò)陽(yáng)極導(dǎo)線接通恒壓直流電源的陽(yáng)極，將恒壓直流電源的陰極接通銅棒，并將銅棒豎直浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)，保持銅棒與金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)不相接觸； S4、打開(kāi)恒壓直流電源的開(kāi)關(guān)，將電壓調(diào)至最大值，然后再自零開(kāi)始將電流調(diào)到預(yù)定電流值； S5、保持氯化鈉溶液的液面高度不變； S6、通電銹蝕預(yù)定時(shí)間后，關(guān)閉恒壓直流電源的開(kāi)關(guān)，取出金屬拉伸試件，沖洗金屬拉伸試件，將絕緣膠帶撕去，擦除金屬拉伸試件表面的水分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟S2中注入的氯化鈉溶液的濃度為3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟S2中，在容器內(nèi)放置兩塊絕緣墊塊，將金屬拉伸試件的兩端分別架設(shè)在絕緣墊塊上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟S3中，恒壓直流電源的陰極通過(guò)陰極導(dǎo)線接通銅棒的頂端，將銅棒豎直浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)，并保持陰極導(dǎo)線與銅棒頂端的連接處位于氯化鈉溶液的液面之上，使陰極導(dǎo)線不浸泡在氯化鈉溶液內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟S5中，往容器內(nèi)注入相同濃度的氯化鈉溶液，以保持氯化鈉溶液的液面高度不變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟S6中，擦除金屬拉伸試件表面的水分后，用風(fēng)干機(jī)吹干或者烘干，保存于密封袋中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟Si中，將陽(yáng)極導(dǎo)線的銅絲纏繞在金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)上，使陽(yáng)極導(dǎo)線與金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)相接觸電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)方法，其特征在于:將多組金屬拉伸試件依次進(jìn)行步驟SI至S6，但每組金屬拉伸試件通電銹蝕預(yù)定時(shí)間線性遞增，用稱重法測(cè)量進(jìn)行了步驟S6之后的金屬拉伸試件的銹蝕率，得到不同時(shí)間間隔下金屬拉伸試件的銹蝕率，得出在相同試驗(yàn)處理下以及相同試驗(yàn)環(huán)境中的“時(shí)間-銹蝕率”曲線。
9.一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括絕緣膠帶、絕緣墊塊、恒壓直流電源、光面的金屬拉伸試件、容器和銅棒，其中，所述金屬拉伸試件的中間為中間預(yù)銹區(qū)，兩端為非預(yù)銹區(qū)，所述恒壓直流電源的陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)極導(dǎo)線與所述金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)電連接，所述恒壓直流電源的陰極通過(guò)陰極導(dǎo)線與所述銅棒電連接，所述絕緣膠帶纏繞包裹所述金屬拉伸試件的非預(yù)銹區(qū)，所述金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)暴露在外，所述容器內(nèi)盛有氯化鈉溶液，所述金屬拉伸試件水平浸泡在所述氯化鈉溶液內(nèi)，所述銅棒豎直浸泡在所述氯 化鈉溶液內(nèi)，所述金屬拉伸試件的中間預(yù)銹區(qū)與所述銅棒不接觸，所述絕緣墊塊設(shè)置在所述容器底部，所述金屬拉伸試件的兩端架設(shè)在所述絕緣墊塊上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種批量制作均勻銹蝕金屬試件的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述陰極導(dǎo)線與所述銅棒的連接處位于所述氯化鈉溶液的液面之上，所述氯化鈉溶液的濃度為3%。
【文檔編號(hào)】G01N17/02GK103983500SQ201410206164
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】隋莉莉, 邢鋒, 邱桐, 周英武, 韓寧旭, 李偉文 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)
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