本实用新型涉及腐蚀实验技术领域，特别是涉及一种腐蚀实验装置。
背景技术：
热浸镀锌是用于防止钢铁制品腐蚀的重要手段，已广泛用于建筑、家电及车船等行业。但是，锌熔体几乎对所以金属都有强烈的腐蚀性，特别是在连续镀锌过程中，锌锅、沉没辊、升降辊及校正辊等长期浸泡在熔锌中，并承受一定的运动和力的作用，受到强烈腐蚀，导致镀锌设备报废和锌液泄露。因此，研制出一种耐锌液腐蚀的材料具有重要意义。
研制出的新材料要想真正投入生产，解决镀锌设备腐蚀磨损的问题，必须在其研制阶段进行大量的抗腐蚀性实验。但是，传统的腐蚀试验装置多集中在如何简化动态腐蚀模型，利用静态腐蚀代替动态腐蚀，或者设计制造具有简单物理场的动态腐蚀装置来模拟复杂物理场的动态腐蚀。传统的腐蚀实验装置得到的实验结果与实际腐蚀情况存在一定差异。
技术实现要素：
基于此，有必要针对上述问题，提供一种腐蚀实验结果较为准确的腐蚀实验装置。
一种腐蚀实验装置，包括：
箱体，所述箱体具有容纳腔，所述箱体开设有与所述容纳腔相连通的连通孔；
容器，设置于所述容纳腔内，所述容器用于容纳腐蚀介质；
加热元件，设置于所述箱体内，所述加热元件用于加热所述腐蚀介质；
导通管，所述导通管穿设于所述连通孔内，且所述导通管一端插入到所述腐蚀介质中；
试样棒，用于将试样悬挂于导通管内；及
驱动机构，所述驱动机构用于产生所述导通管内外的气压差，进而促使所述导通管内的所述腐蚀介质流动，以使所述腐蚀介质冲刷所述试样。。
在其中一个实施例中，所述试样浸没于所述腐蚀介质中，所述驱动机构包括通气管及排风扇，所述通气管用于将所述容纳腔与外界相连通，所述排风扇设置于所述容纳腔内，所述排风扇用于驱动所述容纳腔内的气体进入到所述通气管内，并使所述导通管内的气体从所述腐蚀介质中溢出，从而带动所述腐蚀介质流动以冲刷所述试样。
在其中一个实施例中，所述导通管包括第一管体、第二管体及第三管体，所述第一管体穿设于所述连通孔内，所述第二管体与所述第三管体均与所述第一管体相连通，所述第二管体及所述第三管体均浸没于所述腐蚀介质中，所述第三管体的侧壁与所述容器的底壁抵接。
在其中一个实施例中，所述容器包括第一容器及第二容器，所述第一容器内所述腐蚀介质的液面高于所述第二容器内所述腐蚀介质的液面，所述导通管包括主管及两个支管，所述主管穿设于所述连通孔内，两个所述支管的一端均与所述主管相连通，两个所述支管的另一端分别插入到所述第一容器内的腐蚀介质中及所述第二容器内的腐蚀介质中，所述驱动机构能够抽取所述导通管内的气体，以使所述第一容器内的所述腐蚀介质流动到所述第二容器内，所述腐蚀介质在流动的过程中能够冲刷所述试样。
在其中一个实施例中，还包括固定套，所述固定套套设于所述导通管上，且所述固定套穿设于所述连通孔内，以将所述导通管固定。
在其中一个实施例中，所述第一容器及第二容器通过垫板设置于所述容纳腔的底部，所述垫板设置有凸台，所述第一容器设置于所述凸台上。
在其中一个实施例中，所述驱动机构为抽气机构，所述导通管的侧壁开设有与所述导通管的管道相连通的出气口，所述抽气机构的气嘴与所述出气口相连通。
在其中一个实施例中，还包括旋转机构，所述旋转机构与所述试样棒相连接，所述旋转机构能够驱动所述试样棒旋转，所述试样棒的旋转能够带动所述试样旋转。
在其中一个实施例中，还包括隔热块，所述隔热块穿设于所述导通管内，所述隔热块沿其轴向开设有通孔，所述试样设置于所述试样棒的一端，所述试样棒的另一端穿过所述通孔与所述旋转机构相连接。
在其中一个实施例中，所述箱体包括主体及盖体，所述容纳腔开设于所述主体上，所述盖体用于覆盖所述容纳腔的开口。
上述腐蚀实验装置至少具有以下优点：
加热元件可以调节腐蚀介质的温度，驱动机构可以调节腐蚀介质的流速，试样可以在不同腐蚀介质、不同温度条件及不同流速条件下进行腐蚀实验，腐蚀实验装置能够模拟试样在复杂物理场中的动态腐蚀，实验得到的结果较为准确。并且，当驱动机构关闭时，腐蚀实验装置可以进行静态腐蚀实验，腐蚀实验装置应用广泛。
附图说明
图1为一实施方式中腐蚀实验装置的结构示意图；
图2为图1中导通管的结构示意图；
图3为一实施方式中腐蚀实施方法的流程图；
图4为另一实施方式中腐蚀实验装置的结构示意图；
图5为图4中导通管的结构示意图；
图6为另一实施方式中腐蚀实验方法的流程图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
请参阅图1，为一实施方式中的腐蚀实验装置100，该腐蚀实验装置100可以模拟复杂的物理场，腐蚀实验得到的结果较为准确。具体到本实施方式中，该腐蚀实验装置100包括箱体110、容器120、加热元件130、导通管140、试样棒150及驱动机构160。
箱体110具有容纳腔112，箱体110开设有与容纳腔112相连通的连通孔。具体地，箱体110包括主体114及盖体116。容纳腔112开设于主体114上，容纳腔112的内壁设有墙体102。盖体116用于覆盖容纳腔112的开口，连通孔开设于盖体116上。墙体102和盖体116均由保温材料制成，可以保证容纳腔112内温度的稳定。本实施方式中，箱体110还包括防溢盖118，盖体116与主体114相对的表面开设有安装槽。防溢盖118设置于安装槽内，防溢盖118用于防止腐蚀介质溢出。防溢盖118开设有连接孔，连接孔连通容纳腔112和连通孔。
容器120设置于容纳腔112内，容器120用于容纳腐蚀介质。一实施方式中，容器120通过垫块170设置于容纳腔112的底部，垫块170可以保证容器120放置稳定。容器120呈杯状。加热元件130设置于箱体110内，加热元件130用于加热腐蚀介质。具体地，加热元件130设置于墙体102内。一实施方式中，加热元件130为发热丝。
导通管140穿设于连通孔内，且导通管140一端插入到腐蚀介质中。请一并参阅图2，本实施方式中，导通管140包括第一管体142、第二管体144及第三管体146。第一管体142的一端依次穿过连接孔及连通孔伸出到箱体110外。第二管体144及第三管体146均与第一管体142相连通，第三管体146的侧壁与容器120的底部抵接，以支撑导通管140。第二管体144及第三管体146的开口均浸没于腐蚀介质中，以使腐蚀介质在导通管140内的流动具有层流和紊流。
试样棒150由难溶金属材料制成。试样棒150用于将试样10悬挂于导通管140内。本实施方式中，试样10固定于试样棒150的一端，试样棒150的另一端固定于导通管140的端面，从而可以将试样10悬挂。试样10位于第一管体142内，且浸没于腐蚀介质中。可以理解的是，在其他实施方式中，试样棒150的另一端可以连接到旋转机构上，旋转机构能够驱动试样棒150旋转，试样棒150的旋转能够带动试样10旋转。
驱动机构160用于产生导通管140内外的气压差，进而促使导通管140内的腐蚀介质流动，以使腐蚀介质冲刷试样10。本实施方式中，驱动机构160为通气机构，包括通气管162及排风扇164。通气管162设置于盖体116上，通气管162用于将容纳腔112与外界相连通。排风扇164设置于容纳腔112内，排风扇164用于驱动容纳腔112内的气体进入到通气管162内。排风扇164排出容纳腔112内的气体后，使容纳腔112内的气压低于外界气压，外界的气体通过导通管140进入到腐蚀介质中，并再由腐蚀介质溢出至容纳腔112内，腐蚀介质内气体的溢出能够带动腐蚀介质流动。本实施方式中，为了使腐蚀介质的流动更加迅速，可以通过充气设备向导通管140内通入加压气体。
请参阅图3，一种图1所示腐蚀实验装置100的腐蚀实验方法，具体包括如下步骤：
步骤S110：将腐蚀介质装入到容器120内，加热元件130加热腐蚀介质到预设温度。
具体地，在腐蚀实验开始之前，需要提前做好实验准备。例如，将实验所需的导通管140和容器120清洗干净并烘干以备用。本实施方式中，试样10的材料与热浸镀锌设备中的沉没辊的材料相同，均为316不锈钢。将试样10按预设尺寸切割成型后，对试样10进行预磨、精磨和抛光，以模拟加工完成后的沉没辊。然后测量试样10的尺寸并做好记录。将试样10放入盛有酒精的超声波装置中清洗干净后备用。
为了保证腐蚀介质与试样10反应产物不影响试样10腐蚀性能的研究，腐蚀介质的质量为试样10质量的10倍以上。本实施方式中，由于腐蚀实验装置100主要用于模拟沉没辊在复杂物理场下的动态腐蚀，因此腐蚀介质主要考虑热浸镀锌工业中的液体成分，液体成分包括纯锌液、Zn-Al(wAl＝5％)液、Zn-Al(wAl＝55％)液及Zn-Al-Si(wAl＝43.4％，wSi＝1.6％)液。通过将前述四种液体分别作为腐蚀介质来腐蚀试样10，可以研究不同腐蚀介质对沉没辊动态腐蚀性能的影响规律。具体到本实施方式中，腐蚀介质为纯锌液。
由于腐蚀介质为锌，锌常态下一般为固态，因此需要将固态锌熔化成液锌。具体地，将固态锌表面的氧化物和污染物打磨去除掉后，放入到容器120中。根据实验需要设定预设温度后启动加热元件130，加热元件130加热固态锌，使固态锌熔化成液态。可以理解的是，在其他实施方式中，也可以直接向容器120内加入液态的腐蚀介质，然后将液态腐蚀介质加热到预设温度。
本实施方式中，预设温度与热浸镀锌中的镀锌温度相同。在热浸镀锌工业中，镀锌温度为445℃-480℃。通过将腐蚀介质加热到不同温度以腐蚀试样10，可以研究热浸镀锌工业中镀锌温度对沉没辊动态腐蚀性能的影响规律。具体地，预设温度为460℃。
本实施方式中，固态锌熔化之后，放入导通管140并固定。然后加热元件130加热保温1个小时左右，使容纳腔112内的空间温度达到均匀。然后利用热电偶对容纳腔112内的温度进行校核，保证容纳腔112内的温度误差控制在±5℃内。
步骤S120：通过试样棒150将试样10悬挂于导通管140内。
具体地，将试样10捆绑在试样棒150的一端，然后将试样棒150插入到导通管140内，将试样棒150的末端固定在导通管140的端面上，从而将试样10悬挂于导通管140内。试样10浸没于腐蚀介质中，且试样10位于第二管体144及第三管体146之间。将通气管162和排风扇164安装好，然后依次安放好防溢盖118和盖体116，完成腐蚀实验装置100的安装。
步骤S130：启动驱动机构160，试样10腐蚀预设时间后取出。
具体地，通过充气设备向导通管140内通入加压气体，并开启排风扇164，导通管140内的气体形成气流，气体的流动能够带动腐蚀介质流动，腐蚀介质流动的过程中冲刷试样10。腐蚀介质流动的形式具有层流和紊流，能够更接近沉没辊实际腐蚀情况，以保证实验结果的准确性。记录腐蚀开始时间。
将试样10腐蚀预设时间后，关闭充气设备和排风扇164，迅速取出腐蚀试样10，并进行水淬，以清洗试样10表面的腐蚀介质。然后关闭加热元件130，依次取出导通管140和容器120，放置在空气中空冷。本实施方式中，预设时间可以为17s、10min及80min。通过将试样10腐蚀不同的时间，可以研究热浸镀锌工业中腐蚀时间对沉没辊动态腐蚀性能的影响规律。
步骤S140：计算得到腐蚀速率。
具体地，可以借助扫描电镜、Smile-View软件、切割装置和金相制样设备获得腐蚀后试样10的尺寸。然后计算试样10腐蚀前的尺寸与试样10腐蚀后的尺寸的尺寸差。最后根据尺寸差和预设时间，计算得到腐蚀速率。
上述腐蚀实验装置100及其腐蚀实验方法，可以放置多组对比试样10，满足对比实验中实验条件一致的需求。加热元件130可以调节腐蚀介质的温度，驱动机构160可以调节腐蚀介质的流速，因此试样10可以在不同腐蚀介质、不同温度条件及不同流速条件下进行腐蚀实验，腐蚀实验装置100能够模拟如沉没辊等镀锌设备在复杂物理场中的动态腐蚀，实验得到的结果较为准确。并且，当驱动机构160关闭时，腐蚀实验装置100可以进行静态腐蚀实验，腐蚀实验装置100应用广泛。
请参阅图4，为另一实施方式中的腐蚀实验装置200，该腐蚀实验装置200可以模拟复杂的物理场，腐蚀实验得到的结果较为准确。具体到本实施方式中，该腐蚀实验装置200包括箱体210、容器、加热元件230、导通管240、试样棒250、旋转机构260及驱动机构270。
箱体210具有容纳腔212，箱体210开设有与容纳腔212相连通的连通孔。具体地，箱体210包括主体214及盖体216。容纳腔212开设于主体214上，容纳腔212的内壁设有墙体202。盖体216用于覆盖容纳腔212的开口，连通孔开设于盖体216上。墙体202和盖体216均由保温材料制成，可以保证容纳腔212内温度的稳定。本实施方式中，箱体210还包括防溢盖218，盖体216与主体214相对的表面开设有安装槽。防溢盖218设置于安装槽内，防溢盖218用于防止腐蚀介质溢出。防溢盖218开设有连接孔，连接孔连通容纳腔212和连通孔。
容器设置于容纳腔212内，容器用于容纳腐蚀介质。一实施方式中，容器通过垫块280设置于容纳腔212的底部。容器呈杯状。本实施方式中，容器的数量为两个，分别为第一容器222及第二容器224。第一容器222内腐蚀介质的液面高于第二容器224内腐蚀介质的液面。具体地，垫块280设置有凸台282，第一容器222设置于凸台282上。凸台282的高度为H1，第一容器222内腐蚀介质的液面与第二容器224内腐蚀介质的液面的高度差为H2。
导通管240穿设于连通孔内，且导通管240的一端插入到腐蚀介质中。本实施方式中，导通管240通过固定套248悬挂固定。具体地，固定套248套设于导通管240上，且固定套248穿设于连通孔内，从而将导通管240悬挂固定。
请一并参阅图5，本实施方式中，导通管240为三通管，导通管240包括主管242及两个支管244。主管242依次穿过连接孔及固定套248伸出到箱体210外。主管242的侧壁开设有出气口246，以方便驱动机构270抽取导通管240内的气体。两个支管244的一端均与主管242相连通。两个支管244的另一端分别插入到第一容器222内的腐蚀介质中及第二容器224内的腐蚀介质中。
试样棒250由难溶金属材料制成。试样棒250用于将试样20悬挂于导通管240内。具体地，试样20固定于试样棒250的一端，试样棒250穿设于导通管240内，试样20位于两个支管244与主管242相连通处。试样20的中心与第一容器222内腐蚀介质的液面的高度差为H3。试样棒250的另一端与旋转机构260相连接。旋转机构260的转动能够带动试样棒250转动，试样棒250的转动能够带动试样20转动，以模拟沉没辊的转动。本实施方式中，旋转机构260为旋转电机。
本实施方式中，腐蚀实验装置200还包括隔热块252，隔热块252穿设于导通管240的主管242内，隔热块252沿其轴向开设有通孔，试样棒250的另一端穿过通孔后与旋转机构260相连接。本实施方式中，隔热块252与主管242的端面之间设置有石棉254。隔热块252与石棉254可以隔绝热量，保证容纳腔212内温度的稳定。
驱动机构270用于产生导通管240内外的气压差，进而促使导通管240内的腐蚀介质流动，以使腐蚀介质冲刷试样20。本实施方式中，驱动机构270为抽气机构，抽气机构的气嘴与出气口246相连通。抽气机构可以设置于箱体210上，也可以设置于其他结构上。抽气机构可以将导通管240内的气体抽出，抽气机构将导通管240内的气体抽出后，导通管240内的气压变低，容纳腔212内气压高于导通管240内的气压形成压差，从而可以驱动第一容器222内的腐蚀介质流动到第二容器224中，腐蚀介质经过试样20时从而冲刷试样20。
本实施方式中，腐蚀实验装置200还包括热电偶290，热电偶290设置于箱体210上，热电偶290用于检测容纳腔212内的温度信息。
请参阅图6，一种图4所示腐蚀实验装置200的腐蚀实验方法，具体包括如下步骤：
步骤S210：将腐蚀介质装入到容器内，加热元件230加热腐蚀介质到预设温度。
具体地，在腐蚀实验开始之前，需要提前做好实验准备。例如，将实验所需的导通管240、第一容器222和第二容器224清洗干净并烘干以备用。本实施方式中，试样20的材料与热浸镀锌设备中的沉没辊的材料相同，均为316不锈钢。将试样20按预设尺寸切割成型后，对试样20进行预磨、精磨和抛光，以模拟加工完成后的沉没辊。然后测量试样20的尺寸并做好记录。将试样20放入盛有酒精的超声波装置中清洗干净后备用。
为了保证腐蚀介质与试样20反应产物不影响对试样20腐蚀性能的研究，腐蚀介质的质量为试样20质量的10倍以上。本实施方式中，由于腐蚀实验装置200主要用于模拟沉没辊在复杂物理场下的动态腐蚀，因此腐蚀介质主要考虑热浸镀锌工业中的液体成分，液体成分包括纯锌液、Zn-Al(wAl＝5％)液、Zn-Al(wAl＝55％)液及Zn-Al-Si(wAl＝43.4％，wSi＝1.6％)液。通过将前述四种液体分别作为腐蚀介质来腐蚀试样20，可以研究不同腐蚀介质对沉没辊动态腐蚀性能的影响规律。本实施方式中，腐蚀介质为纯锌液。
由于腐蚀介质为锌，锌常态下一般为固态，因此需要将固态锌熔化成锌液。具体地，将固态锌表面的氧化物和污染物打磨去除掉后，放入到第一容器222中。根据实验需要设定预设温度后启动加热元件230，加热元件230加热固态锌，使固态锌熔化成液态。可以理解的是，在其他实施方式中，也可以直接向第一容器222内加入液态的腐蚀介质，然后将液态腐蚀介质加热到预设温度。
本实施方式中，预设温度与热浸镀锌中的镀锌温度相同。在热浸镀锌工业中，镀锌温度为445℃-480℃。通过将腐蚀介质加热到不同温度以腐蚀试样20，以研究热浸镀锌工业中镀锌温度对沉没辊动态腐蚀性能的影响规律。具体地，预设温度为460℃。
本实施方式中，固态锌熔化之后，将第一容器222内的腐蚀介质转移部分到第二容器224中，并保证第一容器222内腐蚀介质的液面与第二容器224内腐蚀介质的液面的高度差为H2。可以理解的是，在其他实施方式中，也可以分别在第一容器222和第二容器224内分别加入固态锌，然后加热使其熔化。
腐蚀介质转移完成后，将导通管240依次穿设于连接孔及连通孔内，然后在导通管240与连通孔的侧壁之间灌入高聚酯物，并风冷形成固定套248以固定导通管240。加热元件230加热保温1个小时左右，使容纳腔212内的空间温度达到均匀。利用热电偶290对容纳腔212内的温度进行校核，保证容纳腔212内的温度误差控制在±5℃内。
步骤S220：通过试样棒250将试样20放置于导通管240内。
具体地，将试样20捆绑固定于试样棒250的一端，然后将试样棒250插入到导通管240中。将隔热块252装入到导通管240内，然后将试样棒250的另一端穿过隔热块252的通孔后与旋转机构260连接，从而将试样20悬挂于导通管240内。试样20悬挂时，使试样20位于主管242及两个支管244的连通处，并使试样20的中心与第一容器222内腐蚀介质的液面的距离为H3。在隔热块252与导通管240的端面之间放入疏松的石棉254，以进一步隔绝热量。依次安装固定防溢盖218和盖体216，然后将抽气机构的气嘴与导通管240的出气口246相连通，完成腐蚀实验装置200的安装。
步骤S230：启动驱动机构270，试样20腐蚀预设时间后取出。
具体地，开启驱动机构270，驱动机构270将导通管240内的气体抽出。驱动机构270将导通管240内的气体抽出后，导通管240内的气压变低，容纳腔212内气压与导通管240内的气压形成压差，从而可以驱动第一容器222内的腐蚀介质流动到第二容器224内，腐蚀介质经过试样20时可以冲刷试样20。本实施方式中，可以调整H1、H2及H3的数值，使不同流速的腐蚀介质冲刷试样20，腐蚀介质的流速及流向可以调节。同时，开启旋转机构260，以驱动试样20匀速旋转。试样20的旋转用于模拟沉没辊的转动。具体地，试样20的旋转速度为180m/min。记录腐蚀开始时间。
将试样20腐蚀预设时间后，关闭旋转机构260及驱动机构270，迅速取出腐蚀试样20，并进行水淬，以清洗试样20表面的腐蚀介质。然后关闭加热元件230。本实施方式中，预设时间可以为17s、10min及80min。通过将试样20腐蚀不同的时间，以研究热浸镀锌工业中腐蚀时间对沉没辊动态腐蚀性能的影响规律。
步骤S240：计算得到腐蚀速率。
具体地，可以借助扫描电镜、Smile-View软件、切割装置和金相制样设备获得腐蚀后试样20的尺寸。然后计算试样20腐蚀前的尺寸与试样20腐蚀后的尺寸的尺寸差。最后根据尺寸差和预设时间，计算得到腐蚀速率。
上述腐蚀实验装置200及其腐蚀实验方法，加热元件230可以调节腐蚀介质的温度，驱动机构270可以调节腐蚀介质的流速，旋转机构260可以调节试样20的旋转速度，因此试样20可以在不同腐蚀介质、不同温度条件、不同旋转速度及不同流速条件下进行腐蚀实验，腐蚀实验装置200能够模拟如沉没辊等镀锌设备在复杂物理场中的动态腐蚀，实验得到的结果较为准确。腐蚀实验装置200的密封较好，实验结果可靠。并且，当驱动机构270关闭时，腐蚀实验装置200可以进行静态腐蚀实验，腐蚀实验装置200应用广泛。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。