專利名稱：快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料測試方法，特別涉及退火冷軋鋼板銹蝕行為評測方法。
背景技術(shù)：
無論是從內(nèi)部品質(zhì)管理還是應(yīng)用戶要求，都有對退火冷軋鋼板的耐蝕性能進行評價的必要。目前國內(nèi)外用來評價退火冷軋鋼板耐蝕性能的方法主要有鹽霧試驗、濕熱試驗和大氣暴露掛片試驗。至于金屬材料的腐蝕行為研究方面使用較多的是電化學(xué)交流技術(shù)和電化學(xué)極化技術(shù)。
(1)鹽霧試驗即鹽水噴霧試驗，它是在密封的鹽霧試驗箱中進行的。試驗箱工作參數(shù)通常如下試驗溫度35±2℃噴霧用鹽水5wt％的NaCl水溶液濃度(pH值6.5～7.5)鹽水噴霧壓力0.10MPa鹽霧沉降量1.0～2.0ml/(h·80cm2)試片放置角度與垂直方向成30°空氣飽和器溫度47±2℃噴霧形式連續(xù)鹽霧試驗的條件相當(dāng)苛刻，對于耐蝕性能本來就較差的低碳鋼退火冷軋鋼板很難反映出差別。
(2)濕熱試驗是在濕熱試驗箱中進行的。試驗箱的工作參數(shù)通常如下試驗溫度49±1℃試驗箱內(nèi)濕度≥95％空氣循環(huán)流量16l/min試樣架轉(zhuǎn)速1rpm濕熱試驗條件相對于鹽霧試驗要溫和些。盡管試樣跟隨試樣架轉(zhuǎn)動有利于環(huán)境的均勻化，但由于鋼板試樣是懸掛在試樣架上，掛繩及夾具等使試樣表面上水膜發(fā)展并不均勻，即使是同一種材料，平行試樣間可能出現(xiàn)較大的銹蝕行為上的差異，故濕熱試驗也有其不足之處。
(3)大氣暴露掛片試驗是將試片直接暴露在室內(nèi)環(huán)境或野外大氣中。這種試驗的條件最接近于鋼板在日常使用中發(fā)生腐(銹)蝕時的條件。但它也有不足之處一是時間周期長，通常需3天至一周不等；二是結(jié)果可比性不強，因為腐蝕條件與氣氛(即氣候)有直接的關(guān)系，而要使兩個不同時段的氣氛完全重復(fù)幾乎是不可能的。
(4)電化學(xué)交流技術(shù)及極化技術(shù)也常用來研究金屬材料的腐蝕行為。測量時，因需測量電流信號，要求測量介質(zhì)(溶液)有足夠的導(dǎo)電特性，這就必須引入電解質(zhì)鹽。鹽的引入可能改變腐蝕反應(yīng)的機理，從而影響測量結(jié)果的真實性。電化學(xué)交流技術(shù)及極化技術(shù)也有人用來研究低碳鋼冷軋板的腐蝕行為。這兩種電化學(xué)技術(shù)用來評價低碳鋼冷軋板的銹蝕行為時也存在明顯的不足。極化(指陽極極化)本身就是一種通過外加陽極電位或陽極電流來激勵或強化腐蝕的手段。對于極易腐蝕的低碳鋼冷軋板，這種人為的強化也造成與上面的幾種試驗評價方法一樣的后果難以區(qū)分不同工藝生產(chǎn)的低碳鋼板在耐蝕性能上的差異。電化學(xué)交流分析技術(shù)是通過測量電極系統(tǒng)對施加于其上的不同頻率的小幅值正弦波擾動信號的響應(yīng)來反映腐蝕過程的動力學(xué)的。盡管所施加的信號的幅值不大，對耐蝕性能較好的金屬材料的測量影響可能不會很大，但對耐蝕性能本來就很差的低碳鋼冷軋板的影響就不能小視。另外，不論是極化還是交流技術(shù)，都需測量電流信號，要求測量介質(zhì)(溶液)有足夠的導(dǎo)電特性，這就必須引入電解質(zhì)鹽。鹽的引入可能改變腐蝕反應(yīng)的機理，從而影響測量結(jié)果的真實性，這種影響對低碳鋼退火冷軋鋼板尤為顯著。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于鹽霧試驗的腐蝕條件過于苛刻、濕熱試驗時試片表面水膜發(fā)展不均勻、大氣暴露掛片試驗對氣候的依賴性所致的數(shù)據(jù)可比性不強等的現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種能彌補現(xiàn)有評價技術(shù)的不足、快速可靠的評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的方法。
為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是采用開路電位測量來定量地反映腐蝕程度上的差別。具體方法是，采用電解槽，在電解槽一端的中心處開一測試孔，此處嵌鑲鋼板試樣作為工作電極，在工作電極附近設(shè)置一參比電極，安裝妥各電極及連接好引線后，向槽內(nèi)注入測試介質(zhì)如蒸餾水，注滿后接通電源，開啟電化學(xué)系統(tǒng)，測量鋼板的電位隨時間的變化曲線。從此曲線的變化趨勢可以判斷鋼板的耐蝕性能電位隨時間降低越快，鋼板越易銹蝕，反之亦然。
進一步，所述的參比電極采用甘汞參比電極、AgCl參比電極、Hg2SO4參比電極、Hg2O參比電極中的任一種參比電極；較佳采用飽和甘汞電極。
所述的測試介質(zhì)可為去離子水或蒸餾水。
所述的測試介質(zhì)的電導(dǎo)率范圍是在100μS/cm～0.1μS/cm。
所述的測試介質(zhì)的電導(dǎo)率較佳范圍是在10μS/cm～0.5μS/cm。
所述的測試介質(zhì)的溫度范圍為5℃～40℃。
所述的測試介質(zhì)的溫度范圍較佳為20℃～30℃。
所述的測試孔的直徑為1cm。
本發(fā)明效果，本發(fā)明用蒸餾水介質(zhì)替代NaCl水溶液，既克服了因介質(zhì)腐蝕性過強而難區(qū)分鋼板差別的不足，也避免了NaCl對腐蝕過程的影響；用浸泡在水中的辦法克服了濕熱試驗的水膜發(fā)展不均勻和大氣暴露掛片試驗時的水膜依賴氣氛發(fā)展的不足，從而保證了試驗條件的可重復(fù)性和可比較性；因不外加電位而保證了低碳鋼的腐蝕過程不會受到人為的擾動激勵。另外，在腐蝕程度的度量方面，現(xiàn)有的鹽霧試驗、濕熱試驗及大氣暴露掛片試驗都是以測定表面腐蝕區(qū)域的面積來評價的，屬半定量方法，本發(fā)明則采用開路電位測量來定量地反映腐蝕程度上的差別。


圖1為本發(fā)明使用的電解池構(gòu)造示意圖。
圖2為用所發(fā)明方法對兩種已知耐蝕性能有明顯差異的鋼板的測量結(jié)果對比圖。
圖3為某幾條生產(chǎn)線的退火冷軋鋼板抗銹蝕能力差異的對比圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明提供的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，步驟如下，采用圓筒狀臥式Hall電解槽1，電解槽1圓筒一端的中心處開有一面積為1cm2的圓孔6，嵌鑲鋼板工作電極試樣2；用飽和甘汞電極作參比電極3；安裝妥各電極及連接好引線4后，通過注水孔11向槽內(nèi)注蒸餾水5；注滿后開啟電化學(xué)系統(tǒng)，測量鋼板的電位隨時間的變化曲線。從此曲線的變化趨勢可以判斷鋼板的耐蝕性能電位隨時間降低越快，鋼板越易銹蝕，反之亦然。
例1試驗條件為25℃，蒸餾水(其電導(dǎo)率為1μS/cm)，飽和甘汞參比電極。
從圖2可看出，本發(fā)明的方法對兩種已知耐蝕性能有明顯差異的低碳鋼冷軋板的測量結(jié)果與現(xiàn)有評價技術(shù)的測量結(jié)果相吻合(圖2)。
例2試驗條件為25℃，蒸餾水(其電導(dǎo)率為1μS/cm)，飽和甘汞參比電極。
圖3示出本發(fā)明方法能夠區(qū)分耐蝕性能差別較小的低碳鋼板。
其中，1#和2#為相同工藝生產(chǎn)的低碳鋼冷軋板；3#和4#分別用另外兩種工藝生產(chǎn)的低碳鋼冷軋板。大氣掛片試驗已顯示1#和2#耐蝕性能最好且相近，3#次之，4#最差。
本發(fā)明的評價方法除能快速外，更重要的是它能區(qū)分耐蝕性能差別不大的鋼板，故其在退火冷軋鋼板的品質(zhì)管理方面具有較廣闊的應(yīng)用前景，也因此它在其它鋼鐵企業(yè)都能適用。
權(quán)利要求
1.快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，步驟如下采用電解槽，在電解槽一端的中心處開一測試孔，此處嵌鑲鋼板試樣作為工作電極，在工作電極附近設(shè)置一參比電極，向槽內(nèi)注入測試介質(zhì)，注滿后接通電源，通過測量鋼板試樣的電位隨時間的變化趨勢，判斷鋼板的耐蝕性能。
2.如權(quán)利要求1所述的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，其特征是，所述的參比電極采用甘汞參比電極、AgCl參比電極、Hg2SO4參比電極、Hg2O參比電極中的任一種參比電極。
3.如權(quán)利要求1所述的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，其特征是，所述的參比電極采用飽和甘汞電極。
4.如權(quán)利要求1所述的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，其特征是，所述的測試介質(zhì)可為去離子水或蒸餾水。
5.如權(quán)利要求1或4所述的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，其特征是，所述的測試介質(zhì)的電導(dǎo)率范圍是在100μS/cm～0.1μS/cm。
6.如權(quán)利要求1或4所述的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，其特征是，所述的測試介質(zhì)的電導(dǎo)率范圍是在1 0μS/cm～0.5μS/cm。
7.如權(quán)利要求1或4所述的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，其特征是，所述的測試介質(zhì)的溫度范圍為5℃～40℃。
8.如權(quán)利要求1或4所述的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，其特征是，所述的測試介質(zhì)的溫度范圍為20℃～30℃。
9.如權(quán)利要求1所述的快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，其特征是，所述的測試孔的直徑為1cm。
全文摘要
快速評價退火冷軋鋼板銹蝕行為的電化學(xué)方法，采用開路電位測量來定量地反映腐蝕程度上的差別。具體方法是，采用電解槽，在電解槽一端的中心處開一測試孔，此處嵌鑲鋼板試樣作為工作電極，在工作電極附近設(shè)置一參比電極，連接好引線后，向槽內(nèi)注蒸餾水，注滿后接通電源，測量鋼板的電位隨時間的變化趨勢以判斷鋼板的耐蝕性能電位隨時間降低越快，鋼板越易銹蝕，反之亦然。本發(fā)明克服了因介質(zhì)腐蝕性過強而難區(qū)分鋼板差別的不足，也避免了NaCl對腐蝕過程的影響；浸泡在水中又克服了濕熱試驗的水膜發(fā)展不均勻和大氣暴露掛片試驗時的水膜依賴氣氛發(fā)展的不足，從而保證試驗條件的可重復(fù)性；且可定量地反映腐蝕程度上的差別。
文檔編號G01N17/00GK1504737SQ02150880
公開日2004年6月16日 申請日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者史良權(quán) 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司