一种测定金属表面能的装置和方法与流程

技术特征：

1.一种测量金属表面能的装置，其特征在于，所述装置包括：由被测金属制成的金属容器(1)、离子溶液(2)、上部金属导线(3)、固定电阻(4)、电流表(5)、开关(7)和下部金属导线(8)，其中，离子溶液(2)装入到金属容器(1)中，上部金属导线(3)的一端和金属容器(1)的底部连接，其另一端和开关(7)的一端连接，下部金属导线(8)的一端同开关(7)的另一端连接，固定电阻(4)、电流表(5)依次串联并接入大地(6)。

2.根据权利要求1所述的一种测量金属表面能的装置，其特征在于，所述装置中的金属容器(1)是方形、圆形或其他不规则形状，被测金属是导电性能良好的金属或合金。

3.根据权利要求2所述的一种测量金属表面能的装置，其特征在于，被测金属是从铝、钼、铜、镍、铁、钴、镁、银、金及其合金中选择的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种测量金属表面能的装置，其特征在于，所述装置中的固定电阻(4)的阻值为几十欧姆至几千欧姆，电流表的量程为10nA～1A，精度为0.012％。

5.根据权利要求1所述的一种测量金属表面能的装置，其特征在于，所述装置中的上部金属导线(3)和下部金属导线(8)由同一种材料制成，所述材料为高导电性的金属。

6.根据权利要求5所述的一种测量金属表面能的装置，其特征在于，所述高导电性的金属为铝、钼、铜、镍、铁、钴、镁、银、金中选择的至少一种。

7.一种测量金属表面能的方法，所述方法包括：

将被测金属制成金属容器(1)，其中，金属容器(1)是方形、圆形或其他不规则的形状，；

在制成的金属容器(1)中盛满离子溶液(2)；

闭合开关(7)，测量通过线路中的电流I的最大值I_max以及电路中电流最终为零所经历的时间t；

利用测量获取的电流I_max、流经的时间t、电路中的电阻R以及接触面积M，根据以下公式(1)、(2)和(3)计算出金属表面能y；

$W={\∫}_0^t{I}^{2}Rdt={\∫}_0^t{\left(I_{\max }\right)}^2{\left(\cos t\right)}^{2}Rdt---\left(1\right)$

式中：W为电流流动所产生的电能，单位为千瓦时(kW·h)；I为通过线路中的电流，单位为安培(A)；R为固定电阻，单位为欧姆(Ω)；t为流过线路的电流从最大到为零所经历的时间，单位为秒(s)；

E＝3.6×10⁶W (2)

式中：W为计算得到的电能，单位为千瓦时(kW·h)；E为相对应的能量，单位为焦耳(J)；

y＝E/M (3)

式中：y为金属的表面能，单位为焦耳每平方米(J/m²)；E为能量，单位为焦耳(J)；M为与离子溶液接触的金属内表面积，单位为平方米(m²)。