镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置及其方法

技术领域

本发明涉及腐蚀行为模拟监测领域，特别是涉及一种镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置及其方法。

背景技术

镀锌钢在使用过程中，常会收到大气腐蚀，而目前监测镀锌钢腐蚀的方法一般是采用实场曝晒实验；实场曝晒实验可准确获得自然环境下镀锌钢材料的腐蚀数据与特征，可以为生产、设计提供可靠的参数，但实验周期长、取样间隔长、难以实时评价材料的腐蚀行为。

发明内容

基于此，有必要提供一种适用于不同大气环境中镀锌钢腐蚀监测、实验周期短的镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置及其方法。

一种镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置，包括舱室、称量部件、控温部件、控湿部件、绝缘件、电流计以及处理器；所述舱室具有监测腔，所述舱室具有能够打开或者关闭的涂覆窗口，所述涂覆窗口连通于所述监测腔；

所述称量部件设在所述监测腔内以用于称量所述测量探头的质量，所述称量部件连接于所述处理器；所述控温部件连接于所述舱室以用于调节所述监测腔内的温度，所述控温部件连接于所述处理器；所述控湿部件连接于所述舱室以用于调节所述监测腔内的湿度；

所述绝缘件用于固定采用镀锌钢制成的测量探头的第一电极与镀锌钢基体钢制成的第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间具有间隔，所述第一电极的一端与所述第二电极的一端均与所述绝缘件的一端面平齐，且所述绝缘件的该端面形成涂覆面；所述第一电极的另一端以及所述第二电极的另一端分别连接于所述电流计，所述电流计连接于所述处理器。

在其中一个实施例中，所述称量部件具有托盘、电子天平，所述托盘位于所述监测腔内以用于供所述测量探头放置，所述电子天平设在所述舱室且连接于所述托盘，所述电子天平还电性连接于所述处理器。

本发明的另一目的还在于提供一种镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测方法。

一种镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测方法，包括如下步骤：

通过控温部件、控湿部件分别调节舱室内的温度、湿度至与模拟的环境中的温度、湿度一致；

制备测量探头，其中测量探头具有采用镀锌钢制成的第一电极以及镀锌钢基体钢制成的第二电极，将测量探头置于称量部件上，称量部件称量所述测量探头的初始质量并将该初始质量传送至处理器；

将腐蚀模拟液涂覆在测量探头的涂覆面上，所述称量部件称量所述测量探头与所述腐蚀模拟液的合并质量并将该合并质量传送至所述处理器，所述处理器算出所述腐蚀模拟液的质量；

随着所述腐蚀模拟液的挥发，所述称量部件每隔单位时间记录所述测量探头与所述腐蚀模拟液的合并质量，所述处理器算出每隔单位时间所述腐蚀模拟液的质量以得出所述腐蚀模拟液的质量变化；电流计检测电流表示所述腐蚀模拟液将所述测量探头的第一电极与第二电极导通，所述电流计将该电流输送至所述处理器，当电流计未检测到电流时，表示所述腐蚀模拟液已挥发完；

涂覆所述腐蚀模拟液至所述测量探头上多次，以此循环；

所述处理器绘制多次涂覆后的电流演化曲线；所述处理器根据涂覆面的面积以及所述腐蚀模拟液的质量变化算出所述腐蚀模拟液中腐蚀性物质浓度变化；根据镀锌钢实际服役环境中污染物指数与所述腐蚀模拟液中腐蚀性组分浓度之间的对应关系，预测实际服役环境中镀锌钢的腐蚀变化趋势。

在其中一个实施例中，所述腐蚀模拟液在所述涂覆面上的涂覆量为40μL/cm²。

在其中一个实施例中，还包括如下步骤：在所述测量探头上涂覆一次所述腐蚀模拟液后所述测试探头处于润湿阶段，直至所述腐蚀模拟液挥发完后所述测试探头进入干燥阶段，一次润湿阶段和干燥阶段的时间为12h。

在其中一个实施例中，还包括如下步骤：在所述测量探头上涂覆一次所述腐蚀模拟液直至所述腐蚀模拟液挥发完后，在所述测量探头上涂覆去离子水并直至所述去离子水完全挥发，在所述测量探头上涂覆去离子水到去离子水挥发的时间为12小时，去离子水涂覆的次数为4次。

在其中一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极均具有多个梳齿使得所述第一电极与所述第二电极均呈梳状，所述第一电极的多个梳齿与所述第二电极的多个梳齿相互交错。

上述的镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置，包括舱室、称量部件、控温部件、控湿部件、电流计、测量探头以及处理器；舱室具有监测腔，舱室具有能够打开或者关闭的涂覆窗口，涂覆窗口连通于监测腔，涂覆口用于涂覆腐蚀模拟液；称量部件设在监测腔内以用于称量测量探头的质量，并能够把称量得到的质量传输至处理器；控温部件连接于舱室以用于调节监测腔内的温度；控湿部件连接于舱室以用于调节监测腔内的湿度；控温部件以及控湿部件分别用于调节监测腔内的大气环境的温湿度与实际服役环境中的一致。测量探头具有采用镀锌钢制成的第一电极以及镀锌钢基体钢制成的第二电极，第一电极与第二电极通过绝缘件固定且第一电极与所述第二电极之间具有间隔以避免第一电极与所述第二电极的直接接触，第一电极的一端与第二电极的一端均与绝缘件的一端面平齐，且绝缘件的该端面形成涂覆面，当涂覆腐蚀模拟液时，腐蚀模拟液能够把第一电极与第二电极连通；第一电极的另一端以及第二电极的另一端分别于所述电流计，电流计用于检测第一电极、腐蚀模拟液以及第二电极形成的电路中的电偶电流，并把该电偶电流传输至处理器。涂覆所述腐蚀模拟液至所述测量探头上多次循环；处理器绘制多次涂覆后的电流演化曲线；处理器根据涂覆面的面积以及腐蚀模拟液的质量变化算出腐蚀模拟液中腐蚀性物质浓度变化；根据镀锌钢实际服役环境中污染物指数与腐蚀模拟液中腐蚀性组分浓度之间的对应关系，预测实际服役环境中镀锌钢的腐蚀变化趋势。上述的镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置，(1)适用于不同大气环境中镀锌钢腐蚀研究，如海岸大气环境、工业大气、海岸工业大气等环境中镀锌钢腐蚀行为及耐蚀性能评价等；(2)可以根据不同实际服役环境中污染物种类及浓度配制不同的腐蚀模拟液进行试验，且可以根据镀锌钢腐蚀情况制定合理的试验周期；(3)本实验装置结构简单，实验方法可靠，步骤合理，可重复性高，可操作性强，方便实用的优点。

附图说明

图1为一实施例镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置示意图；

图2为图1所示镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置的测量探头示意图。

附图标记说明

10、镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置；100、舱室；110、涂覆窗口；120、监测腔；200、称量部件；210、电子天平；220、托盘；300、控温部件；400、控湿部件；500、电流计；600、测量探头；610、第一电极；620、第二电极；700、导线；800、涂覆面；900、处理器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

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。

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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1所示，本实施例涉及了一种镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置10。该镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置10包括舱室100、称量部件200、控温部300件、控湿部件400、电流计500绝缘件、以及处理器900。

参见图1所示，所述舱室100具有监测腔120。所述舱室100具有能够打开或者关闭的涂覆窗口110，所述涂覆窗口110连通于所述监测腔120。舱室100由有机玻璃板制作而成，有机玻璃板与有机玻璃板之间采用三氯甲烷溶合粘结；舱室100底面预留的相应豁口用于供连接探头导线700用。舱室100侧面具有涂覆窗口110，以用于涂覆腐蚀模拟液时使用。舱室100的顶部预留的相应豁口以供称量部件200的电子天平210底部挂钩与舱内的托盘220连接用。豁口在需要封闭时，可通过硅橡胶密封。

参见图1所示，所述称量部件200设在所述监测腔120内以用于称量所述测量探头600的质量，所述称量部件200连接于所述处理器900。所述控温部300件连接于所述舱室100以用于调节所述监测腔120内的温度，所述控温部300件连接于所述处理器900；所述控湿部件400连接于所述舱室100以用于调节所述监测腔120内的湿度。在本实施例中，所述称量部件200具有托盘220、电子天平210，所述托盘220位于所述监测腔120内以用于供所述测量探头600放置，所述电子天平210设在所述舱室100且连接于所述托盘220，所述电子天平210还电性连接于所述处理器900。

参见图1所示，测量探头600具有采用镀锌钢制成的第一电极610以及镀锌钢基体钢(镀锌钢去掉镀锌层后即为镀锌钢基体钢)制成的第二电极620。绝缘件用于固定所述第一电极610与所述第二电极620且所述第一电极610与所述第二电极620之间具有间隔，所述第一电极610与所述第二电极620均具有多个梳齿使得所述第一电极610与所述第二电极620均呈梳状，所述第一电极610的多个梳齿与所述第二电极620的多个梳齿相互交错。

参见图1所示，所述第一电极610的一端与所述第二电极620的一端均与所述绝缘件的一端面平齐，且所述绝缘件的该端面形成涂覆面800。所述第一电极610的另一端以及所述第二电极620的另一端分别通过导线700连接于所述电流计500，所述电流计500连接于所述处理器900。

本实施例涉及的镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测在用于镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测时，涉及了一种镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测方法。

一种镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测方法，包括如下步骤：

参见图1所示，通过控温部300件、控湿部件400分别调节舱室100内的温度、湿度至与模拟的环境中的温度、湿度一致；舱室100内环境的湿度通过一定比例的甘油/水调至80％，舱室100内温度与室温保持一致为25℃。

制备测量探头，其中测量探头具有采用镀锌钢制成的第一电极以及镀锌钢基体钢制成的第二电极。参见图2所示，将测量探头600的第一电极610、第二电极620位于涂覆面800的一端包括涂覆面800的表面轻微打磨直至露出两个电极表面，用酒精清洗除油后，干燥器内放置24后即可用于实验。

参见图1所示，将测量探头600置于称量部件200上，称量部件200称量所述测量探头600的初始质量并将该初始质量传送至处理器900。

通过NaCl与NaHSO₃配置腐蚀模拟液，腐蚀模拟液中NaCl与NaHSO₃的总含量应与实际大气腐蚀环境中相应污染物的沉降量保持一致。

将腐蚀模拟液涂覆在测量探头600的涂覆面800上，所述腐蚀模拟液在所述涂覆面800上的涂覆量为40μL/cm²。

所述称量部件200称量所述测量探头600以及所述腐蚀模拟液的合并质量并将该合并质量传送至所述处理器900，所述处理器900算出所述腐蚀模拟液的质量。

随着所述腐蚀模拟液的挥发，所述称量部件200每隔单位时间记录所述测量探头600以及所述腐蚀模拟液的合并质量，所述处理器900算出每隔单位时间所述腐蚀模拟液的质量以得出所述腐蚀模拟液的质量变化；电流计500检测电流表示所述腐蚀模拟液将所述测量探头的第一电极610与第二电极620导通，所述电流计500将该电流输送至所述处理器900，当电流计500未检测到电流时，表示所述腐蚀模拟液已挥发完。

在所述测量探头上涂覆一次所述腐蚀模拟液后所述测试探头处于润湿阶段，直至所述腐蚀模拟液挥发完后所述测试探头进入干燥阶段，一次润湿阶段和干燥阶段的时间为12h。

在所述测量探头上涂覆一次所述腐蚀模拟液直至所述腐蚀模拟液挥发完后，在所述测量探头上涂覆去离子水并直至所述去离子水完全挥发，在所述测量探头上涂覆去离子水到去离子水挥发的时间为12小时，去离子水涂覆的次数为4次。

涂覆所述腐蚀模拟液至所述测量探头上多次，以此循环。

所述处理器900绘制多次涂覆后的电流曲线随涂覆次数演化的三维曲线图；所述处理器900根据涂覆面800的面积以及所述腐蚀模拟液的质量变化，结合腐蚀模拟液中腐蚀性组分的初始含量算出所述腐蚀模拟液中腐蚀性物质浓度变化，其中计算方式如下：根据天平读数记录腐蚀模拟液的质量变化，腐蚀模拟液质量除以腐蚀模拟液密度(近似认为水的密度)等于腐蚀模拟液体积。腐蚀模拟液蒸发过程中，认为腐蚀模拟液的腐蚀性组分质量不变，即：摩尔数不变，所以通过质量变化对应的体积变化，单位体积内摩尔数；根据镀锌钢实际服役环境中污染物浓度与所述腐蚀模拟液中腐蚀性组分浓度之间的对应关系，结合本方法试验得到的镀锌钢腐蚀量，基于长期大气腐蚀过程中单位污染物浓度作用下镀锌钢特有的腐蚀量对等原则(即：镀锌钢在大气腐蚀环境中腐蚀速率随时间变化呈现固定斜率的单调性变化)，预测实际服役环境中镀锌钢的腐蚀变化趋势，其中实际服役环境中镀锌钢的腐蚀变化趋势的公式为：A＝tⁿ，A为腐蚀量，t为腐蚀时间，n为斜率。

上述的镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置10，包括舱室100、称量部件200、控温部300件、控湿部件400、电流计500、测量探头600以及处理器900；舱室100具有监测腔120，舱室100具有能够打开或者关闭的涂覆窗口110，涂覆窗口110连通于监测腔120，涂覆口用于涂覆腐蚀模拟液；称量部件200设在监测腔120内以用于称量测量探头600的质量，并能够把称量得到的质量传输至处理器900；控温部300件连接于舱室100以用于调节监测腔120内的温度；控湿部件400连接于舱室100以用于调节监测腔120内的湿度；控温部300件以及控湿部件400分别用于调节监测腔120内的大气环境的温湿度与实际服役环境中的一致。测量探头600具有采用镀锌钢制成的第一电极610以及镀锌钢基体钢制成的第二电极620，第一电极610与第二电极620通过绝缘件固定且第一电极610与所述第二电极620之间具有间隔以避免第一电极610与所述第二电极620的直接接触，第一电极610的一端与第二电极620的一端均与绝缘件的一端面平齐，且绝缘件的该端面形成涂覆面800，当涂覆腐蚀模拟液时，腐蚀模拟液能够把第一电极610与第二电极620连通；第一电极610的另一端以及第二电极620的另一端分别于所述电流计500，电流计500用于检测第一电极610、腐蚀模拟液以及第二电极620形成的电路中的电偶电流，并把该电偶电流传输至处理器900。涂覆所述腐蚀模拟液至所述测量探头上多次循环；处理器900绘制多次涂覆后的电流演化曲线；处理器900根据涂覆面800的面积以及腐蚀模拟液的质量变化算出腐蚀模拟液中腐蚀性物质浓度变化；根据镀锌钢实际服役环境中污染物指数与腐蚀模拟液中腐蚀性组分浓度之间的对应关系，预测实际服役环境中镀锌钢的腐蚀变化趋势。上述的镀锌钢大气腐蚀行为模拟监测装置10，(1)适用于不同大气环境中镀锌钢腐蚀研究，如海岸大气环境、工业大气、海岸工业大气等环境中镀锌钢腐蚀行为及耐蚀性能评价等；(2)可以根据不同实际服役环境中污染物种类及浓度配制不同的腐蚀模拟液进行试验，且可以根据镀锌钢腐蚀情况制定合理的试验周期；(3)本实验装置结构简单，实验方法可靠，步骤合理，可重复性高，可操作性强，方便实用的优点。

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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。