電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置，包括直流電流源、數據記錄處理系統、以及盛放有電解液的電解槽，所述電解槽內設有由電工用銅桿制成的陰極、以及由惰性金屬制成的陽極，所述陰極的下端和陽極的下端均浸入電解液中，所述直流電流源的兩端分別與陰極和陽極相連接，所述陰極與數據記錄處理系統相連接。該測試裝置用于檢測電工用銅桿表面的氧化膜的厚度，試驗操作非常方便、快捷，且能夠精確地測量出氧化膜的厚度值，故測量精度高，為電工用銅桿的后續加工提供一個有力依據。
【專利說明】電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電工用銅桿表面氧化膜的厚度檢測領域，特別是涉及一種電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置。
【背景技術】
[0002]電工用銅桿是指符合GB3952標準的圓銅桿，其含銅量比較高，用于拉制電線電纜和漆包線等。電工用銅桿在生產過程前期是一直堆放在空氣中的，故銅桿會與空氣中的氧氣發生氧化反應，進而在銅桿的表面形成一層氧化膜，該氧化膜的成分為氧化銅和氧化亞銅。實踐研究表明，氧化膜的厚度大小對銅桿表面質量和銅桿后續的加工性能都會造成不同程度的影響，氧化膜的厚度過大會造成銅桿表面發黑，嚴重影響銅桿表面質量，同時也會對銅桿后續的拉絲、鍍錫、涂漆等加工產生不利的影響，故在銅桿進入生產前非常有必要對銅桿表面氧化膜的厚度進行測量。
[0003]目前，國內現有的電工用銅桿氧化膜厚度的測量方法一般是通過對電工用銅桿進行扭轉后測定銅粉量的重量來判斷氧化膜的厚度大小，但是，該測量方法不能直接且精確的測定氧化膜的厚度，其只能通過銅粉量的多少來定性地判定氧化膜厚度的大小，測試精度非常低，結果不準確，故不能有效地用于氧化膜厚度的測量。同時，該方法操作麻煩，需要用膠帶纏繞住待測銅桿的兩個端頭，但在測量過程中膠帶需要經過夾具緊壓，其容易裂開，從而劃傷銅桿表面，容易造成銅粉量的增加，進而影響氧化膜厚度的測量精度。
實用新型內容
[0004]鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種操作方便且測量精度高的電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供一種電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置，包括直流電流源、數據記錄處理系統、以及盛放有電解液的電解槽，所述電解槽內設有由電工用銅桿制成的陰極、以及由惰性金屬制成的陽極，所述陰極的下端和陽極的下端均浸入電解液中，所述直流電流源的兩端分別與陰極和陽極相連接，所述陰極與數據記錄處理系統相連接。
[0006]進一步地，還包括一電量計，該電量計分別與直流電流源和數據記錄處理系統相連接，用于計量直流電流源輸出的電流大小、并將該電流大小傳輸給數據記錄處理系統。
[0007]優選地，所述電解槽中還設有一浸入電解液中的參比電極，該參比電極與數據記錄處理系統相連接。
[0008]如上所述，本實用新型涉及的電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置，具有以下有益效果:
[0009]該測試裝置用于檢測電工用銅桿表面的氧化膜的厚度，試驗操作非常方便、快捷，且能夠精確地測量出氧化膜的厚度值，故測量精度高，為電工用銅桿的后續加工提供一個有力依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型中電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置的結構示意圖。
[0011]圖2為本實用新型中陰極的反應時間圖。
[0012]元件標號說明
[0013]I 直流電流源
[0014]2 數據記錄處理系統
[0015]3 電解槽
[0016]4 陰極
[0017]5 陽極
[0018]6 電量計
[0019]7 參比電極
【具體實施方式】
[0020]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
[0021]須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0022]如圖1所示，本實用新型提供一種電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置，包括直流電流源1、數據記錄處理系統2、以及盛放有電解液的電解槽3，所述電解槽3內設有由電工用銅桿制成的陰極4、以及由惰性金屬制成的陽極5，所述陰極4的下端和陽極5的下端均浸入電解液中，所述直流電流源I的兩端分別與陰極4和陽極5相連接，所述陰極4與數據記錄處理系統2相連接。
[0023]本實用新型還提供一種電工用銅桿氧化膜厚度測試方法，依次包括以下步驟:
[0024]I)、從校直后的電工用銅桿上剪切一段銅桿作為銅桿樣品；
[0025]2)、將銅桿樣品作為陰極4裝入電解槽3中，該電解槽3中還設有一由惰性金屬制成的陽極5，所述陰極4的下端和陽極5的下端均浸入盛放在電解槽3中的電解液中；本實施例中，所述陽極5的材質為鉬絲；
[0026]3)、將陽極5和陰極4分別與一直流電流源I的兩端相連接，同時將陰極4與一數據記錄處理系統2相連接；
[0027]4)、接通直流電流源1、開始試驗，則所述數據記錄處理系統2自動記錄陰極4表面的氧化亞銅的還原反應時間tl和氧化銅的還原反應時間t2 ；
I t\^' M \
[0028]5)、氧化亞銅的厚度Tl為Tl= _ ，氧化銅的厚度T2為
i d\ ^ l.? ηT1 mi2
Ii=-;
F ^-n
[0029]上述式中:I為電流值(A);
[0030]Ml、M2分別為氧化亞銅、氧化銅的分子量(g/mol)；
[0031 ] S為陰極4浸入電解液中的面積(cm2)；
[0032]dl、d2 分別為氧化亞銅、氧化銅的密度(g/cm3), dl = 6.0g/cm3, d2 = 6.4g/cm3 ；
[0033]F 為法拉第常數，F = 96500C/mol ；
[0034]n為氫等價物,為一常數，η = 2 ；
[0035]6)、電工用銅桿氧化膜的厚度T = Τ1+Τ2。
[0036]上述測試裝置和測試方法采用電解法測試電工用銅桿表面的氧化膜的厚度，所述氧化膜由氧化亞銅和氧化銅構成。測試時，將從待測的電工用銅桿上所剪切的一段一定長度的銅桿樣品作為陰極4，接通直流電流源I開始試驗后，電解液被電解后，在陰極4處產生氫離子；由于電勢高低不同，氫離子先后依次與氧化亞銅和氧化銅發生電解還原反應，反應化學式分別為:Cu20+2H+ = 2Cu+H20 ；Cu0+2H+ = Cu+H20 ;當氧化亞銅和氧化銅全部被電解還原反應后，則陰極4的表面開始產生氣泡，該氣泡也就是氫氣，此時表明實驗結束，可關閉直流電流源I。在整個測試過程中，數據記錄處理系統2自動記錄整個試驗期間的電壓和對應的反應時間；電壓一反應時間的曲線如圖2所示，從圖2可知:氧化亞銅Cu2O的反應速度更快，在氧化亞銅Cu2O結束反應的時間tl處對應的曲線形成第一拐點，該第一拐點也為氧化銅CuO的開始反應時間；氧化銅CuO反應一段時間t2后曲線形成第二拐點，該第二拐點為氧化銅CuO反應結束的時間，此后陰極4表面開始產生氣泡，電壓一反應時間的曲線的斜率變緩。所述數據記錄處理系統2通過捕捉電壓一反應時間的曲線的拐點得到氧化亞銅的反應時間tl和氧化銅的反應時間t2，再按照步驟5)中的公式來分別計算氧化亞銅的厚度Tl和氧化銅的厚度T2，最后將氧化亞銅的厚度Tl和氧化銅的厚度T2相加即可得到電工用銅桿表面的氧化膜的厚度T，所述Tl、T2、T的單位均為cm。
[0037]由此可知，本實用新型涉及的測試裝置和測試方法在檢測電工用銅桿表面氧化膜的厚度時，試驗操作步驟非常方便、快捷，且能夠精確地測量出氧化膜的厚度值，故測量精度高，為電工用銅桿的后續加工提供一個有力依據。
[0038]進一步地，如圖1所示，還包括一電量計6，該電量計6分別與直流電流源I和數據記錄處理系統2相連接，所述電量計6又稱庫侖計，用于計量直流電流源I輸出的電流大小、并將該電流大小傳輸給數據記錄處理系統2。在進行測試前，將銅桿樣品的原始參數(即Ml、M2、S、dl、d2、F、n)輸入至數據記錄處理系統2中，實驗過程中數據記錄處理系統2自動捕捉反應時間tl和t2，同時電量計6將電流值I的大小傳輸給數據記錄處理系統2，故通過內部編程后數據記錄處理系統2能夠自動計算并顯示氧化膜厚度的測量結果值，從而實現自動化測量和自動化計算，提高測試效率和計算精度。
[0039]優選地，如圖1所示，所述電解槽3中還設有一浸入電解液中的參比電極7，該參比電極7與數據記錄處理系統2相連接。所述參比電極7用于尋找電位平衡，保證測試裝置開始實驗前的調零，從而提高氧化膜厚度的測量精度，大大減小誤差。
[0040]優選地，本實施例中，所述電解液為0.1mol的碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液中的碳酸根離子屬于弱酸根，其能夠和水進行水解反應:Na2C03+H20 = = Na0H+NaHC03 ;通電后NaHCO3中的HC03_ = H++C032-，提供出反應用H+。
[0041]進一步地，所述陰極4的長度為150_300mm，陰極4浸入電解液中的長度至少為100_。另外，所述步驟I)還包括如下步驟:用銼刀或其他方式將銅桿樣品的下端銼平，同時用酒精或其他有機溶劑認真清洗干凈銅桿樣品，以去除銅桿樣品表面的保護蠟涂層和殘留乳化液，之后再將銅桿樣品作為陰極4裝入電解槽3中，以提高測量精度，減小因銅桿樣品表面存在雜質而引起的測量誤差。
[0042]綜上所述，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0043]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置，其特征在于:包括直流電流源、數據記錄處理系統、以及盛放有電解液的電解槽，所述電解槽內設有由電工用銅桿制成的陰極、以及由惰性金屬制成的陽極，所述陰極的下端和陽極的下端均浸入電解液中，所述直流電流源的兩端分別與陰極和陽極相連接，所述陰極與數據記錄處理系統相連接。
2.根據權利要求1所述的電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置，其特征在于:還包括一電量計，該電量計分別與直流電流源和數據記錄處理系統相連接，用于計量直流電流源輸出的電流大小、并將該電流大小傳輸給數據記錄處理系統。
3.根據權利要求1所述的電工用銅桿氧化膜厚度測試裝置，其特征在于:所述電解槽中還設有一浸入電解液中的參比電極，該參比電極與數據記錄處理系統相連接。
【文檔編號】G01B21/08GK203965379SQ201420400302
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】徐睿, 邢海甬, 朱軍軍, 蔡西川 申請人:上海電纜研究所