快速生成致密氯化銀鍍層的方法及其制備的氯化銀電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物腐蝕和防護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速生成致密 氯化銀鍍層的方法及其制備的氯化銀電極。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼筋銹蝕是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降的主要原因，嚴(yán)重威脅混凝土結(jié)構(gòu)的服役 安全性；而氯離子侵入是引起鋼筋銹蝕的主要因素，當(dāng)鋼筋周圍的混凝土孔隙液中自由氯 離子濃度超過腐蝕的臨界濃度，鋼筋就會腐蝕。因此，實時監(jiān)測混凝土保護層內(nèi)的自由氯 離子濃度，為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估及剩余壽命預(yù)測提供數(shù)據(jù)支撐，保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐 久性和服役安全性具有重大的實際意義。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)保護層中氯離子濃度分布的 檢測方法不僅費時、費錢，還會對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性后果，同時也無法實時監(jiān)測。傳統(tǒng) 的制作氯離子選擇性電極（即AgCl電極）的方法是在HCl溶液中通以電流進行陽極氯化 1~10h，即在銀絲表面形成一層AgCl膜。目前，絕大多數(shù)文獻中（比如CN101334353、 CN103207221A、CementandConcreteComposites28(2006)233-236、Materialsand Corrosion54(2003)440-446等）均采用這種方法制備氯離子選擇性電極。
[0003] 然而，陽極氯化法前期準(zhǔn)備繁瑣，電鍍過程極費時間，電鍍出來的AgCl電極重現(xiàn) 性一般而且電極電位對氯離子濃度的響應(yīng)曲線斜率與理論值相差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供快速生成致密氯化銀鍍層的方法，對混凝土保 護層中自由氯離子濃度實時監(jiān)測，為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估和剩余壽命預(yù)測提供數(shù)據(jù)支 撐；本發(fā)明還公開了該方法制備的氯化銀電極。
[0005] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 快速生成致密氯化銀鍍層的方法，包括如下步驟：
[0007] 1)將銀絲的一端與銅電纜的一端焊接，用環(huán)氧樹脂密封焊接處，然后對暴露端的 銀絲進行預(yù)處理，將預(yù)處理過的銀絲浸泡在AgCl鍍液中；
[0008] 2)銀絲在AgCl鍍液中浸泡10-60分鐘后，表面生成一層黑色致密氯化銀鍍層；
[0009] 其中，所述的AgCl鍍液包括以下重量百分比的組分：次氯酸鈉溶液的含量為 20-60 %，固體燒堿含量為1-1. 5 %，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽含量為0. 35-0. 5 %，余 量為蒸餾水。
[0010] 所述的次氯酸鈉溶液的有效氯含量為10%。
[0011] 所述的銀絲直徑為0? 3-0. 5mm，長度為8-10mm。
[0012] 步驟1)中，所述的銀絲的焊接端部、與銅電纜的焊接處以及銅電纜的焊接端部均 用環(huán)氧樹脂密封。
[0013] 步驟1)中，所述的暴露端的銀絲長度為3-6mm。
[0014] 步驟1)中，所述的預(yù)處理是依次用400#砂紙、600#砂紙和1000#砂紙打磨銀絲， 接著把銀絲放在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-6%的稀HNO3中浸泡5-10分鐘，最后把銀絲放在無水乙醇中 超聲震蕩10-15分鐘。
[0015] 含有致密氯化銀鍍層的氯化銀電極，所述的氯化銀鍍層厚度在0. 020-0. 050毫 米；相對于飽和甘汞電極，氯化銀電極在混凝土模擬液中測試得到的電位在210-220毫伏； 氯化銀電極在混凝土模擬液中測試對氯離子濃度響應(yīng)斜率：每降低10倍的氯離子濃度，電 極電位升尚50暈伏。
[0016] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的快速生成致密氯化銀鍍層的方法，利用次氯 酸鹽的強氧化性，可以在短時間內(nèi)大批量地制造出氯離子選擇性電極；不僅顯著地縮短制 造時間，提高了制造電極的效率，同時，該方法制造出來的電極含有致密氯化銀鍍層的氯化 銀電極電位重現(xiàn)性極好，電位對氯離子濃度的響應(yīng)曲線良好。
【附圖說明】
[0017] 圖1為氯離子選擇性電極不同的制備方法；
[0018] 圖2為不同制備方法制備的電極表面鍍層的SEM圖；
[0019] 圖3為在混凝土模擬液中測試到的氯離子選擇性電極電位對氯離子濃度的響應(yīng) 關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0020] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的說明。
[0021 ] 快速生成致密氯化銀鍍層的方法，包括如下步驟：
[0022] 1)將銀絲的一端與銅電纜的一端焊接，用環(huán)氧樹脂密封焊接處，然后對暴露端的 銀絲進行預(yù)處理，將預(yù)處理過的銀絲浸泡在AgCl鍍液中；
[0023] 2)銀絲在AgCl鍍液中浸泡10-60分鐘后，表面生成一層黑色致密氯化銀鍍層；
[0024] 其中，所述的AgCl鍍液包括以下重量百分比的組分：次氯酸鈉溶液（其中有效氯 含量10% )的含量為20-60%，固體燒堿含量為1-1. 5%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽 (AES)含量為0. 35-0. 5%，余量為蒸餾水。
[0025] 步驟1)中，銀絲直徑為0? 3-0.5mm，長度為8-10mm。
[0026] 步驟1)中，銀絲的焊接端部、與銅電纜的焊接處以及銅電纜的焊接端部均用環(huán)氧 樹脂密封，所述的暴露端的銀絲長度為3-6mm。
[0027] 步驟1)中，預(yù)處理過程是依次用400#砂紙、600#砂紙和1000#砂紙打磨銀絲，接 著把銀絲放在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-6%的稀HNO3中浸泡5-10分鐘，最后把銀絲放在無水乙醇中超 聲震蕩10-15分鐘，完成對暴露端的銀絲進行預(yù)處理。
[0028] 銀絲在AgCl鍍液中浸泡10-60分鐘后，表面即生成一層黑色致密的AgCl鍍層；該 鍍層比起傳統(tǒng)的電化學(xué)沉積法制備AgCl鍍層，本發(fā)明的方法簡單、操作方便且生成的AgCl 鍍層更好。
[0029] 含有致密氯化銀鍍層的氯化銀電極，氯化銀鍍層厚度在0. 020-0. 050毫米。
[0030] 相對于飽和甘汞電極，氯化銀電極在混凝土模擬液中測試得到的電位在210-220 毫伏；氯化銀電極在混凝土模擬液中測試對氯離子濃度響應(yīng)斜率：每降低10倍的氯離子濃 度，電極電位升高50毫伏。
[0031] 實施例I
[0032] 制備氯離子選擇性電極：將銀絲的一端與銅電纜的一端焊接，用環(huán)氧樹脂密封焊 接處，然后對暴露端的銀絲按照上述方法進行預(yù)處理，將預(yù)處理過的銀絲浸泡在AgCl鍍液 中：在AgCl鍍液中浸泡時間和AgCl鍍液中次氯酸鈉溶液含量如下表1所示。
[0033]AgCl鍍液包括以下重量百分比的組分：次氯酸鈉溶液（其中有效氯含量10% )含 量見表1，固體燒堿含量為1 %，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽（AES)含量為0. 35 %，余量為 蒸餾水。
[0034] 其中，銀絲直徑為0.3mm，長度為8mm。銀絲的焊接端部、與銅電纜的焊接處以及銅 電纜的焊接端部均用環(huán)氧樹脂密封，暴露端的銀絲長度為6mm。
[0035] 按照上述制備方法，使用不同含量次氯酸鈉的鍍液以及不同的浸泡時間來制備含 有致密氯化銀鍍層的氯化銀電極A1-A8,制備類別如表1所示。浸泡時間相同時，控制鍍液 中次氯酸鈉含量不同；次氯酸鈉含量相同時，控制浸泡時間不同。制備過程如圖1所示。
[0036] 表格1制備含有致密氯化銀鍍層的氯化銀電極試驗配比
[0037]
[0038] 實施例2
[0039] 如圖2所示，圖2為實施例1制備的電極的SM圖；對于實施例1制造的氯離子選 擇性電極，用電子顯微鏡觀察制備的電極的表面微觀形貌。圖2中的（a)-(h)分別對應(yīng)實 施例1制備的A1-A8的電極的SEM圖因為A3和A7制備方法一樣，所以圖2 (c)和圖2 (g) 也一樣。從圖2(a)到2(d)可以看出，浸泡時間相同時，鍍液組成中次氯酸鈉含量越高，電 極表面鍍層越致密。此外，當(dāng)次氯酸鈉含量達到40%時，電極表面鍍層很致密，即便再增大 次氯酸鈉濃度，鍍層緊密程度不會有顯著增加；由圖2(e)到2(h)可以看出，當(dāng)鍍液中次氯 酸鈉含量不變時，浸泡時間越長，電極表面鍍層越致密。浸泡時間到達30分鐘時，電極表面 鍍層很致密，再增加浸泡時間，鍍層緊密程度不再明顯增加。
[0040] 實施例3
[0041] 選用實施例1中序號為A3的電極，在氯離子含量分別為1、0. 1、0.01、103和 104molL1的混凝土模擬液中測試電極電位。
[0042] 依據(jù)能斯特公式，電極電位可以用下式（1)表示：
[0044] 然而，實際電極電位對氯離子濃度log值的響應(yīng)關(guān)系不可能嚴(yán)格遵照能斯特公 式，因此有必要測定電極電位對氯離子濃度log值的真實斜率。如圖3所示，電極電位與氯 離子濃度log值的響應(yīng)曲線的斜率在50mV/deCade左右。
【主權(quán)項】
1. 快速生成致密氯化銀鍍層的方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將銀絲的一端與銅電纜的一端焊接，用環(huán)氧樹脂密封焊接處，然后對暴露端的銀絲 進行預(yù)處理，將預(yù)處理過的銀絲浸泡在AgCl鍍液中； 2) 銀絲在AgCl鍍液中浸泡10-60分鐘后，表面生成一層黑色致密氯化銀鍍層；其中， 所述的AgCl鍍液包括以下重量百分比的組分：次氯酸鈉溶液的含量為20-60%，固體燒堿 含量為i-L 5%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽含量為〇. 35-0. 5%，余量為蒸餾水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速生成致密氯化銀鍍層的方法，其特征在于：所述的次氯 酸鈉溶液的有效氯含量為10%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速生成致密氯化銀鍍層的方法，其特征在于：所述的銀絲 直徑為〇. 3-0. 5mm，長度為8-10mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速生成致密氯化銀鍍層的方法，其特征在于：步驟1)中， 所述的銀絲的焊接端部、與銅電纜的焊接處以及銅電纜的焊接端部均用環(huán)氧樹脂密封。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速生成致密氯化銀鍍層的方法，其特征在于：步驟1)中， 所述的暴露端的銀絲長度為3-6mm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速生成致密氯化銀鍍層的方法，其特征在于：步驟1)中， 所述的預(yù)處理是依次用400#砂紙、600#砂紙和1000#砂紙打磨銀絲，接著把銀絲放在質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為5-6 %的稀HNO3中浸泡5-10分鐘，最后把銀絲放在無水乙醇中超聲震蕩10-15分鐘。7. 含有致密氯化銀鍍層的氯化銀電極，其特征在于：所述的致密氯化銀鍍層由權(quán) 1-6中任一項所述的快速生成致密氯化銀鍍層的方法制備，制備出的氯化銀鍍層厚度在 0? 020-0. 050 毫米。
【專利摘要】本發(fā)明公開了快速生成致密氯化銀鍍層的方法，屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物腐蝕和防護技術(shù)領(lǐng)域，其包括如下步驟：1)將銀絲的一端與銅電纜的一端焊接，用環(huán)氧樹脂密封焊接處，然后對暴露端的銀絲進行預(yù)處理，將預(yù)處理過的銀絲浸泡在AgCl鍍液中；2)銀絲在AgCl鍍液中浸泡10-60分鐘后，表面生成一層黑色致密氯化銀鍍層。本發(fā)明的一種在銀絲表面快速生成致密氯化銀鍍層的方法，利用次氯酸鹽的強氧化性，可以在短時間內(nèi)大批量地制造出氯離子選擇性電極；不僅顯著地縮短制造時間，提高了制造電極的效率，同時，該方法制造出來的電極電位重現(xiàn)性極好，電位對氯離子濃度的響應(yīng)曲線良好。
【IPC分類】G01N27/00
【公開號】CN105067673
【申請?zhí)枴緾N201510439587
【發(fā)明人】蔣林華, 金鳴, 陶德彪, 徐金霞, 陳敏, 尹武曉, 查捷
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月23日