一种金属表面薄液膜生成装置的制作方法

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形成薄液膜的生成装置。

背景技术：
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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，不利于进行模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。因此，需要提供一种能够在金属表明形成稳定厚度的薄液膜的装置。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种能够在金属表面形成稳定厚度的薄液膜生成装置。

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生成装置，其特征在于：包括带有雾化器的箱体，在所述箱体内设有储液槽，所述储液槽通过泵与雾化器的壳体连接，所述雾化器的壳体还与输送管道接，所述输送管道伸出箱体，所述壳体还连接有压缩空气管道。采用上述装置，在所述储液槽中加入电解质溶液，并通过雾化器将电解质溶液雾化之后由压缩空气从输送管道吹出，将所述输送管道对准金属样品，而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。

为进一步提高雾流的稳定性，所述输送管道输出端与出雾箱连接，在所述出雾箱端面设置有出雾口。

为进一步保证雾流的稳定性，所述雾化器的壳体还与溢流槽连通，所述溢流槽通过溢流管与储液槽连通。

为进一步保证雾流的稳定性，所述溢流槽设置在所述泵与所述雾化器的壳体之间，所述泵通过管道与溢流槽连接，所述溢流槽通过水平管道与所述壳体连接。

为进一步提供稳定的薄液膜厚度，在所述储液槽内底部设置有加热器。并且，加热后的电解质溶液在形成雾流以及在金属样品表面形成薄液膜的速率更高。

优选的，在所述储液槽内壁上还设置有温度传感器。

优选的，在所述储液槽内壁上还设置有液位传感器。

优选的，所述箱体具有箱盖，所述箱体下部还设置有出水口。

为进一步提供稳定的薄液膜厚度，所述输送管道由箱体伸出之后形成先向上再向下的凸包后再与所述出雾箱连接。

有益效果：

采用本实用新型的金属表面薄液膜生成装置，可在金属样品表面形成稳定厚度的薄液膜。

生成装置吹出的雾流与金属样品表面的薄液膜达到气液平衡之后保持吹出的雾流量，此时金属表面的薄液膜厚度趋于稳定，不会随着时间变化，以便于进行后续的模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。

本申请的装置还可通过控制雾流的大小进而控制在金属样品表面形成的薄液膜的厚度。

另外，本申请结构简单易于控制，便于操作。

附图说明：

图1为本实用新型中金属表面薄液膜生成装置的轴测图；

图2为本实用新型中金属表面薄液膜生成装置的主视图；

图3为本实用新型中金属表面薄液膜生成装置的左视图；

图4为本实用新型中金属表面薄液膜生成装置的俯视图；

图5为现有金属薄液膜生成方式的薄液膜随时间变化曲线；

图6为实施例4中形成的金属薄液膜随时间变化曲线。

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1-4所示，一种金属表面薄液膜生成装置，包括带有雾化器1的箱体2，在所述箱体内设有储液槽3，所述储液槽通过泵4与雾化器的壳体5连接，所述雾化器的壳体与输送管道6接，所述输送管道伸出箱体并与出雾箱7连接，所述雾化器壳体还连接有压缩空气管道。采用本实施例的装置，在所述储液槽中加入电解质溶液，并通过雾化器将电解质溶液雾化之后由压缩空气从输送管道吹出，将所述输送管道对准金属样品，而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。生成装置吹出的雾流与金属样品表面的薄液膜达到气液平衡之后保持吹出的雾流量，此时金属表面的薄液膜厚度趋于稳定，不会随着时间变化，以便于进行后续的模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。

实施例2：如图1-4所示，一种金属表面薄液膜生成装置，包括带有雾化器1的箱体2，在所述箱体内设有储液槽3，所述储液槽通过泵4与雾化器的壳体5连接，所述雾化器的壳体与输送管道6接，所述输送管道伸出箱体并与出雾箱7连接，所述雾化器壳体还连接有压缩空气管道。

其中，在所述出雾箱端面设置有出雾口71。且所述出雾口可通过阀门调节器开口的大小，进而调节雾流量。

另外，所述箱体包括箱本体21和箱盖22，在所述箱本体下部形成储液槽3，在所述储液槽内盛装有电解质溶液，在所述箱体内还设置有雾化器，所述雾化器具有壳体，在雾化器壳体内设置雾化元件，所述雾化器高于储液槽液面，通过循环泵4将储液槽内的电解质溶液泵入到所述雾化器中进行雾化。

而所述雾化器的箱体还通过水平管道与溢流槽8连接，所述溢流槽再通过溢流管与储液槽接通。其中，所述溢流槽可设置在所述雾化器的任何一个位置，但是在本实施例中，将所述溢流槽设置在所述循环泵与所述雾化器之间。也就是说所述循环泵现将电解质溶液泵入到溢流槽中，再由溢流槽与雾化器箱体之间的水平管道将电解质溶液输送到雾化器中。如此一来，一可保证雾化器中的水位始终保持在一个恒定的位置，保证形成的雾流的稳定性；而来可使得储液槽中的电解质溶液形成循环，保证电解质溶液的稳定性。

作为本实施例中的另一实施方式，所述循环泵采用蠕动循环泵。

本实施例中的雾化器采用的市场上可购买的雾化器，具体厂家为：东莞市楚霖电子科技有限公司，型号为：CL-180W-2.5。

采用本实施例装置，在所述储液槽中加入电解质溶液，通过蠕动循环泵将溶液泵入到溢流槽中，溢流槽中的溶液通过水平管道流入到雾化器中进行雾化，电解质溶液雾化之后由压缩空气从输送管道吹出，而雾流通过管道流入到出雾箱，并通过出雾箱设置的出雾口流出，所述出雾口正对金属样品，而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。

通过本实施例的金属表面薄液膜生成装置，生成装置吹出的雾流与金属样品表面的薄液膜达到气液平衡之后保持吹出的雾流量，此时金属表面的薄液膜厚度趋于稳定，不会随着时间变化，以便于进行后续的模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。

通过调节压缩空气的阀门、出雾口的阀门等均可调节无流量的大小，通过调节无流量的大小可进一步调节金属表面的薄液膜的厚度。

实施例3：如图1-4所示，一种金属表面薄液膜生成装置，包括带有雾化器1的箱体2，在所述箱体内设有储液槽3，所述储液槽通过泵4与雾化器的壳体5连接，所述雾化器的壳体与输送管道6接，所述输送管道伸出箱体并与出雾箱7连接，所述雾化器壳体还连接有压缩空气管道。

其中，在所述出雾箱端面设置有出雾口71。且所述出雾口看通过阀门调节器开口的大小，进而调节雾流量。

所述箱体包括箱本体21和箱盖22，在所述箱本体下部形成储液槽，在所述储液槽内盛装有电解质溶液，在所述箱体内还设置有雾化器，所述雾化器具有壳体，在雾化器壳体内设置雾化元件，所述雾化器高于储液槽液面，通过循环泵将储液槽内的电解质溶液泵入到所述雾化器中进行雾化。

而所述雾化器的箱体还通过水平管道与溢流槽8连接，所述溢流槽再通过溢流管与储液槽接通。其中，所述溢流槽可设置在所述雾化器的任何一个位置，但是在本实施例中，将所述溢流槽设置在所述循环泵与所述雾化器之间。也就是说所述循环泵现将电解质溶液泵入到溢流槽中，再由溢流槽与雾化器箱体之间的水平管道将电解质溶液输送到雾化器中。如此一来，一可保证雾化器中的水位始终保持在一个恒定的位置，保证形成的雾流的稳定性；而来可使得储液槽中的电解质溶液形成循环，保证电解质溶液的稳定性。所述循环泵采用蠕动循环泵。

另外，在所述水槽内底部设置有加热器9。在所述水槽内壁上还设置有温度传感器。在所述水槽内壁上还设置有液位传感器。通过加热气以及温度传感器，可调节储液槽内的电解质溶液的温度，在本实施例中，将所述电解质溶液的温蒂调节为30℃左右，采用此温度一来可以形成较为稳定的雾流，二来可以提高电解质溶液雾化以及雾流的冷凝速率。而通过液位传感器可监测电解质溶液的位置。

在箱本体的一侧还设置有电箱10，用于为加热器提供电源，本实施例中的加热器为市场上可购买的，常规的电发热加热器。

本实施例中的雾化器采用的市场上可购买的雾化器，具体厂家为：东莞市楚霖电子科技有限公司，型号为：CL-250W-4.5。

作为本实施例的另一实施方式，所述箱体下部还设置有出水口23。通过箱盖可避免电解质溶液的挥发以及灰尘等物质进入到电解质溶液，而通过出水口可对储液槽内的电解质溶液进行更换。

作为本实施例的另一实施方式，所述输送管道6由箱体伸出之后形成先向上再向下的凸包61后在与所述出雾箱连接。通过凸包的设置，雾流在输送管道中向上流动的过程，大粒径液滴在重力的作用下可通过输送管道回流到雾化器中再次进行雾化，较小粒径微液滴随管道输出，更加保证了薄液膜厚度的控制稳定性。

采用本实施例装置，在所述储液槽中加入电解质溶液，通过蠕动循环泵将溶液泵入到溢流槽中，溢流槽中的溶液通过水平管道流入到雾化器中进行雾化，电解质溶液雾化之后由压缩空气从输送管道吹出，而雾流通过管道流入到出雾箱，并通过出雾箱设置的出雾口流出，所述出雾口正对金属样品，而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。

通过本实施例的金属表面薄液膜生成装置，生成装置吹出的雾流与金属样品表面的薄液膜达到气液平衡之后保持吹出的雾流量，此时金属表面的薄液膜厚度趋于稳定，不会随着时间变化，以便于进行后续的模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。

通过调节压缩空气的阀门、出雾口的阀门等均可调节无流量的大小，通过调节无流量的大小可进一步调节金属表面的薄液膜的厚度。

实施例4：如图5-6所示，本实施例采用了实施例3的装置进行了薄液膜生成实验，其中，金属基体：2A12铝合金，表面硫酸阳极氧化处理；环境温度：20摄氏度；环境相对湿度：65%；雾化器雾化量：4.5kg/h；出雾气压：0.15Mpa；溶液温度30摄氏度；样品台倾角：5度。

图6为采用实施例3的装置在实施例4的参数下形成的金属薄液膜厚度，纵轴为薄液膜厚度，横轴为时间，可以明显看出，随着时间变化，薄液膜厚度变化很小可以忽略不计，薄液膜厚度基本稳定，有利于进行后续的模拟大气环境下金属薄液膜的腐蚀试验。

其中图5为采用现有技术在金属表面形成的薄液膜的厚度随时间变化的状态，可以看出，在图5中，随着时间的变换，薄液膜厚度不断变小。