电工用铜杆氧化膜厚度测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电工用铜杆氧化膜厚度测试装置，包括直流电流源、数据记录处理系统、以及盛放有电解液的电解槽，所述电解槽内设有由电工用铜杆制成的阴极、以及由惰性金属制成的阳极，所述阴极的下端和阳极的下端均浸入电解液中，所述直流电流源的两端分别与阴极和阳极相连接，所述阴极与数据记录处理系统相连接。该测试装置用于检测电工用铜杆表面的氧化膜的厚度，试验操作非常方便、快捷，且能够精确地测量出氧化膜的厚度值，故测量精度高，为电工用铜杆的后续加工提供一个有力依据。
【专利说明】电工用铜杆氧化膜厚度测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电工用铜杆表面氧化膜的厚度检测领域，特别是涉及一种电工用铜杆氧化膜厚度测试装置。
【背景技术】
[0002]电工用铜杆是指符合GB3952标准的圆铜杆，其含铜量比较高，用于拉制电线电缆和漆包线等。电工用铜杆在生产过程前期是一直堆放在空气中的，故铜杆会与空气中的氧气发生氧化反应，进而在铜杆的表面形成一层氧化膜，该氧化膜的成分为氧化铜和氧化亚铜。实践研究表明，氧化膜的厚度大小对铜杆表面质量和铜杆后续的加工性能都会造成不同程度的影响，氧化膜的厚度过大会造成铜杆表面发黑，严重影响铜杆表面质量，同时也会对铜杆后续的拉丝、镀锡、涂漆等加工产生不利的影响，故在铜杆进入生产前非常有必要对铜杆表面氧化膜的厚度进行测量。
[0003]目前，国内现有的电工用铜杆氧化膜厚度的测量方法一般是通过对电工用铜杆进行扭转后测定铜粉量的重量来判断氧化膜的厚度大小，但是，该测量方法不能直接且精确的测定氧化膜的厚度，其只能通过铜粉量的多少来定性地判定氧化膜厚度的大小，测试精度非常低，结果不准确，故不能有效地用于氧化膜厚度的测量。同时，该方法操作麻烦，需要用胶带缠绕住待测铜杆的两个端头，但在测量过程中胶带需要经过夹具紧压，其容易裂开，从而划伤铜杆表面，容易造成铜粉量的增加，进而影响氧化膜厚度的测量精度。
实用新型内容
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种操作方便且测量精度高的电工用铜杆氧化膜厚度测试装置。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种电工用铜杆氧化膜厚度测试装置，包括直流电流源、数据记录处理系统、以及盛放有电解液的电解槽，所述电解槽内设有由电工用铜杆制成的阴极、以及由惰性金属制成的阳极，所述阴极的下端和阳极的下端均浸入电解液中，所述直流电流源的两端分别与阴极和阳极相连接，所述阴极与数据记录处理系统相连接。
[0006]进一步地，还包括一电量计，该电量计分别与直流电流源和数据记录处理系统相连接，用于计量直流电流源输出的电流大小、并将该电流大小传输给数据记录处理系统。
[0007]优选地，所述电解槽中还设有一浸入电解液中的参比电极，该参比电极与数据记录处理系统相连接。
[0008]如上所述，本实用新型涉及的电工用铜杆氧化膜厚度测试装置，具有以下有益效果:
[0009]该测试装置用于检测电工用铜杆表面的氧化膜的厚度，试验操作非常方便、快捷，且能够精确地测量出氧化膜的厚度值，故测量精度高，为电工用铜杆的后续加工提供一个有力依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型中电工用铜杆氧化膜厚度测试装置的结构示意图。
[0011]图2为本实用新型中阴极的反应时间图。
[0012]元件标号说明
[0013]I 直流电流源
[0014]2 数据记录处理系统
[0015]3 电解槽
[0016]4 阴极
[0017]5 阳极
[0018]6 电量计
[0019]7 参比电极
【具体实施方式】
[0020]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0021]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0022]如图1所示，本实用新型提供一种电工用铜杆氧化膜厚度测试装置，包括直流电流源1、数据记录处理系统2、以及盛放有电解液的电解槽3，所述电解槽3内设有由电工用铜杆制成的阴极4、以及由惰性金属制成的阳极5，所述阴极4的下端和阳极5的下端均浸入电解液中，所述直流电流源I的两端分别与阴极4和阳极5相连接，所述阴极4与数据记录处理系统2相连接。
[0023]本实用新型还提供一种电工用铜杆氧化膜厚度测试方法，依次包括以下步骤:
[0024]I)、从校直后的电工用铜杆上剪切一段铜杆作为铜杆样品；
[0025]2)、将铜杆样品作为阴极4装入电解槽3中，该电解槽3中还设有一由惰性金属制成的阳极5，所述阴极4的下端和阳极5的下端均浸入盛放在电解槽3中的电解液中；本实施例中，所述阳极5的材质为钼丝；
[0026]3)、将阳极5和阴极4分别与一直流电流源I的两端相连接，同时将阴极4与一数据记录处理系统2相连接；
[0027]4)、接通直流电流源1、开始试验，则所述数据记录处理系统2自动记录阴极4表面的氧化亚铜的还原反应时间tl和氧化铜的还原反应时间t2 ；
I t\^' M \
[0028]5)、氧化亚铜的厚度Tl为Tl= _ ，氧化铜的厚度T2为
i d\ ^ l.? ηT1 mi2
Ii=-;
F ^-n
[0029]上述式中:I为电流值(A);
[0030]Ml、M2分别为氧化亚铜、氧化铜的分子量(g/mol)；
[0031 ] S为阴极4浸入电解液中的面积(cm2)；
[0032]dl、d2 分别为氧化亚铜、氧化铜的密度(g/cm3), dl = 6.0g/cm3, d2 = 6.4g/cm3 ；
[0033]F 为法拉第常数，F = 96500C/mol ；
[0034]n为氢等价物,为一常数，η = 2 ；
[0035]6)、电工用铜杆氧化膜的厚度T = Τ1+Τ2。
[0036]上述测试装置和测试方法采用电解法测试电工用铜杆表面的氧化膜的厚度，所述氧化膜由氧化亚铜和氧化铜构成。测试时，将从待测的电工用铜杆上所剪切的一段一定长度的铜杆样品作为阴极4，接通直流电流源I开始试验后，电解液被电解后，在阴极4处产生氢离子；由于电势高低不同，氢离子先后依次与氧化亚铜和氧化铜发生电解还原反应，反应化学式分别为:Cu20+2H+ = 2Cu+H20 ；Cu0+2H+ = Cu+H20 ;当氧化亚铜和氧化铜全部被电解还原反应后，则阴极4的表面开始产生气泡，该气泡也就是氢气，此时表明实验结束，可关闭直流电流源I。在整个测试过程中，数据记录处理系统2自动记录整个试验期间的电压和对应的反应时间；电压一反应时间的曲线如图2所示，从图2可知:氧化亚铜Cu2O的反应速度更快，在氧化亚铜Cu2O结束反应的时间tl处对应的曲线形成第一拐点，该第一拐点也为氧化铜CuO的开始反应时间；氧化铜CuO反应一段时间t2后曲线形成第二拐点，该第二拐点为氧化铜CuO反应结束的时间，此后阴极4表面开始产生气泡，电压一反应时间的曲线的斜率变缓。所述数据记录处理系统2通过捕捉电压一反应时间的曲线的拐点得到氧化亚铜的反应时间tl和氧化铜的反应时间t2，再按照步骤5)中的公式来分别计算氧化亚铜的厚度Tl和氧化铜的厚度T2，最后将氧化亚铜的厚度Tl和氧化铜的厚度T2相加即可得到电工用铜杆表面的氧化膜的厚度T，所述Tl、T2、T的单位均为cm。
[0037]由此可知，本实用新型涉及的测试装置和测试方法在检测电工用铜杆表面氧化膜的厚度时，试验操作步骤非常方便、快捷，且能够精确地测量出氧化膜的厚度值，故测量精度高，为电工用铜杆的后续加工提供一个有力依据。
[0038]进一步地，如图1所示，还包括一电量计6，该电量计6分别与直流电流源I和数据记录处理系统2相连接，所述电量计6又称库仑计，用于计量直流电流源I输出的电流大小、并将该电流大小传输给数据记录处理系统2。在进行测试前，将铜杆样品的原始参数(即Ml、M2、S、dl、d2、F、n)输入至数据记录处理系统2中，实验过程中数据记录处理系统2自动捕捉反应时间tl和t2，同时电量计6将电流值I的大小传输给数据记录处理系统2，故通过内部编程后数据记录处理系统2能够自动计算并显示氧化膜厚度的测量结果值，从而实现自动化测量和自动化计算，提高测试效率和计算精度。
[0039]优选地，如图1所示，所述电解槽3中还设有一浸入电解液中的参比电极7，该参比电极7与数据记录处理系统2相连接。所述参比电极7用于寻找电位平衡，保证测试装置开始实验前的调零，从而提高氧化膜厚度的测量精度，大大减小误差。
[0040]优选地，本实施例中，所述电解液为0.1mol的碳酸钠溶液，碳酸钠溶液中的碳酸根离子属于弱酸根，其能够和水进行水解反应:Na2C03+H20 = = Na0H+NaHC03 ;通电后NaHCO3中的HC03_ = H++C032-，提供出反应用H+。
[0041]进一步地，所述阴极4的长度为150_300mm，阴极4浸入电解液中的长度至少为100_。另外，所述步骤I)还包括如下步骤:用锉刀或其他方式将铜杆样品的下端锉平，同时用酒精或其他有机溶剂认真清洗干净铜杆样品，以去除铜杆样品表面的保护蜡涂层和残留乳化液，之后再将铜杆样品作为阴极4装入电解槽3中，以提高测量精度，减小因铜杆样品表面存在杂质而引起的测量误差。
[0042]综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0043]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种电工用铜杆氧化膜厚度测试装置，其特征在于:包括直流电流源、数据记录处理系统、以及盛放有电解液的电解槽，所述电解槽内设有由电工用铜杆制成的阴极、以及由惰性金属制成的阳极，所述阴极的下端和阳极的下端均浸入电解液中，所述直流电流源的两端分别与阴极和阳极相连接，所述阴极与数据记录处理系统相连接。
2.根据权利要求1所述的电工用铜杆氧化膜厚度测试装置，其特征在于:还包括一电量计，该电量计分别与直流电流源和数据记录处理系统相连接，用于计量直流电流源输出的电流大小、并将该电流大小传输给数据记录处理系统。
3.根据权利要求1所述的电工用铜杆氧化膜厚度测试装置，其特征在于:所述电解槽中还设有一浸入电解液中的参比电极，该参比电极与数据记录处理系统相连接。
【文档编号】G01B21/08GK203965379SQ201420400302
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】徐睿, 邢海甬, 朱军军, 蔡西川 申请人:上海电缆研究所