[发明专利]一种模拟气溶胶在样品表面沉积的试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟大气腐蚀环境中的气溶胶领域，具体涉及一种模拟气溶胶在样品表面沉积的试验方法。

背景技术

气溶胶(aerosol)是一种气体分散体系，多以粒径大小为1～100μm的固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中。例如，频发的雾霾天气，是由大气中固体小质点吸附了(NH₄)₂SO₄、NH₄Cl、(NH₄)₃H(SO₄)₂和(NH₄)HSO₄等微粒污染物形成的气溶胶。沿海地区以液滴小质点形成的气溶胶为主，多以NaCl晶粒为主，此外还含有少量其他成分的微粒，如MgCl₂、KCl和CaCl₂等。无论哪种气溶胶质点都具有良好的吸湿性，一旦沉积在材料表面，在合适的相对湿度下就会形成微液滴，微液滴内不仅具有很高的离子浓度，而且能够加速材料的腐蚀进程。研究表面气溶胶的粒径、化学成分和pH值等性质都对大气环境中的材料腐蚀进程产生着深远的影响。此外，大气气溶胶中含有腐蚀性物质，如硫酸盐、氯化物等，随气溶胶在材料表面不断沉积，污染物浓度不断升高，导致了金属初期腐蚀速率的提高。

随着针对大气环境中气溶胶腐蚀影响的深入研究，实验室加速模拟实验弥补了户外暴露实验周期长、数据影响复杂等缺点，并可以在较短时间内，准确的对材料在气溶胶环境下发生的气溶胶腐蚀行为进行分析。但是，由于气溶胶体系的特性，在实验过程中对样品表面沉积气溶胶液滴的大小以及数量具有不可控性，使得针对气溶胶腐蚀行为的研究不能量化。

发明内容

针对现有实验室模拟气溶胶实验中所存在的不足，本发明提供一种模拟气溶胶在样品表面沉积的试验方法，该方法能够实现沉积的气溶胶颗粒可以在较低湿度下自然吸湿，吸湿后形成的气溶胶液滴直径可控，气溶胶液滴在样品表面的沉积量可控。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种模拟气溶胶在样品表面沉积的试验方法，该方法首先在样品表面沉积所需粒径的混合盐颗粒，然后使沉积盐颗粒的样品在设定的温度和湿度下自然吸湿后在样品表面形成气溶胶液滴；该方法具体包括如下步骤：

(1)混合盐溶液的配制：

配制NaCl和MgSO₄的混合盐溶液，其中Na⁺浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，Mg²⁺浓度为0.17mol/L～0.51mol/L，Cl^-浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，SO₄^2-浓度为0.17mol/L～0.51mol/L；

(2)盐颗粒的沉积：

将步骤(1)中的混合盐溶液与无水乙醇按照1:(1～2)的体积比例均匀混合，倒入喷枪溶液罐中，使用喷枪将罐中溶液喷射至样品表面，然后将样品放入温度恒定为75～85℃的烘箱内，烘干5～20min，即获得表面沉积盐颗粒的样品；

(3)将沉积盐颗粒的样品放入温度30±5℃、湿度40±2RH的高低温湿热箱内，使样品表面盐颗粒自然吸湿后即形成气溶胶液滴；所形成的气溶胶液滴的直径为1～60μm。

上述步骤(2)喷射样品过程中，通过控制喷枪口径、喷口气压、喷枪走速和喷头与样品表面的垂直距离来控制样品表面沉积盐颗粒的粒径及沉积量；其中：枪口径为0.3～0.5mm、喷枪走速为20～30cm/s，喷枪口到样品表面的距离为20±2cm；喷口压力为0.5～1.0MPa。上述工艺参数的设定能够控制样品表面沉积盐颗粒的粒径在1～60μm。

上述步骤(2)喷射样品过程中，喷枪沿样品表面中心线做匀速往复运动，往复运动时喷枪超出样品左右边缘的距离为5±2cm；通过往复运动的次数控制在样品表面的气溶胶晶粒的沉积量以及沉积颗粒大小。

本发明的优点及有益效果是：

1、采用本发明方法可以模拟大气环境中的气溶胶的成分。

2、本发明可以在样品表面沉积极小的气溶胶颗粒，粒径范围为1～60μm。

3、本发明在样品表面沉积的盐颗粒可以在较低的湿度下自然吸湿，形成气溶胶液滴。

4、本发明可以控制样品表面沉积的气溶胶粒径和数量。

附图说明

图1为本发明试验流程图；(a)喷射一块样品；(b)喷射多块样品。