湿度变化试验箱测试曝气设备材料实验

一、实验目的

二、实验设备

1. 湿度变化试验箱：可精确调控湿度范围在 30% - 95% RH，湿度波动度控制在 ±3% RH 以内，能够稳定模拟多种湿度条件。

2. 高精度显微镜：放大倍数可达 500 倍以上，用于观察金属部件表面微观腐蚀形貌以及橡胶密封件的表面老化特征，如裂纹、剥落等情况。

3. 电子天平：感量为 0.1mg，用于称量金属部件在实验前后的质量变化，以便计算腐蚀速率。

4. 硬度计：用于测量橡胶密封件在实验前后的硬度变化，以评估其老化程度，测量精度为 ±1 邵尔 A 硬度单位。

5. 粗糙度仪：能够测量金属部件表面粗糙度变化，精度为 ±0.01μm，以反映金属腐蚀对表面形貌的影响。

三、实验材料

1. 选取曝气设备常用的金属材料，如不锈钢（304、316 等型号）、碳钢等，制备成标准试样，每种金属材料准备 5 组试样，每组试样尺寸为 50mm×25mm×3mm。

2. 选取常用的橡胶密封件材料，如腈橡胶、三元乙丙橡胶等，制备成标准橡胶片，每种橡胶材料准备 5 组试样，每组试样尺寸为 50mm×50mm×3mm。

四、实验步骤

（一）实验前准备

1. 对金属试样进行预处理，使用砂纸依次从 200#、400#、600#、800#、1000# 进行打磨，然后用无水乙醇清洗干净，吹干后使用电子天平称量其初始质量并记录。

2. 对橡胶试样进行外观检查，测量其初始硬度和厚度，记录数据。

（二）湿度变化实验设置

1. 将金属试样和橡胶试样分别放置在湿度变化试验箱内的不同样品架上。

2. 设置湿度变化试验箱的湿度变化程序：

• 首先在 30% RH 的湿度环境下保持 24 小时。

• 然后以 10% RH / 小时的速率将湿度提升至 60% RH，在 60% RH 保持 48 小时。

• 接着以 15% RH / 小时的速率将湿度提升至 90% RH，在 90% RH 保持 72 小时。

• 再以 20% RH / 小时的速率将湿度降低至 40% RH，在 40% RH 保持 48 小时。

• 后以 10% RH / 小时的速率将湿度降低至 30% RH，在 30% RH 保持 24 小时。

• 以上为一个湿度变化循环，共进行 5 个循环。

（三）实验过程检测

1. 在每个湿度变化循环结束后，取出金属试样，使用高精度显微镜观察其表面腐蚀形貌，使用粗糙度仪测量表面粗糙度，并使用电子天平称量质量，计算质量损失和腐蚀速率。

2. 取出橡胶试样，使用显微镜观察表面老化特征，使用硬度计测量硬度变化，使用卡尺测量厚度变化。

（四）实验后分析与总结

1. 整理实验过程中记录的金属试样的腐蚀形貌、粗糙度、质量损失、腐蚀速率数据以及橡胶试样的表面特征、硬度变化、厚度变化数据。

2. 对比不同金属材料和橡胶材料在相同湿度变化实验条件下的性能变化，分析其抗腐蚀和抗老化能力的差异。

3. 根据实验结果撰写实验报告，为曝气设备材料选择和防腐措施制定提出建议。

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