一種利用共聚焦顯微鏡對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)定的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料分析與測(cè)試領(lǐng)域的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)新技術(shù)，特別涉及一種利用共聚焦顯微鏡對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在評(píng)估腐蝕對(duì)于金屬的破壞性及估算金屬構(gòu)件的使用壽命時(shí)，我們常常需要對(duì)金屬腐蝕的表面形貌進(jìn)行研宄，而腐蝕坑的深度是表征材料腐蝕程度的重要參數(shù)之一，通過腐蝕坑深度的變化可以分析出試樣表面的腐蝕情況。
[0003]以往在對(duì)腐蝕坑的深度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，通常使用腐蝕坑深度測(cè)量?jī)x的測(cè)量裝置，該儀器可以通過自帶的千分表來直接測(cè)量腐蝕坑的深度。但是該儀器在實(shí)際使用過程中存在許多問題，例如儀器測(cè)量的探頭尺寸過大、探頭材質(zhì)要求過高等，這些問題造成該種深度測(cè)量?jī)x在使用上具有一定的局限性。從材料腐蝕的角度來看，由于金屬材料的腐蝕形貌非常復(fù)雜，通常是不規(guī)則、不光滑、凹凸起伏的，用該種深度測(cè)量?jī)x對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)量難度相當(dāng)大；而且隨著腐蝕時(shí)間的增加和腐蝕周期的延長(zhǎng)，腐蝕過程中會(huì)有大量的殘留腐蝕產(chǎn)物堵塞在孔口，這就給腐蝕坑深度的測(cè)量造成了更大的困難。
[0004]大量研宄文獻(xiàn)顯示，雖然人們對(duì)現(xiàn)有的腐蝕坑深度測(cè)量?jī)x在多方面作了一定的改進(jìn)，例如將千分表的探頭根據(jù)需要由球狀改為針狀，改善探頭的材質(zhì)以提高表頭強(qiáng)度等，但是仍然沒有很好地解決金屬腐蝕階段尤其是發(fā)展初期出現(xiàn)的微小點(diǎn)蝕坑的深度無(wú)法精確測(cè)量等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]由于經(jīng)過三維重建后所得到的腐蝕形貌中蘊(yùn)含著大量的腐蝕信息，它不但直觀記錄著腐蝕發(fā)生的區(qū)域、蝕坑的分布情況，而且還包含蝕坑形狀以及腐蝕的嚴(yán)重程度等重要腐蝕數(shù)據(jù)，所以通過對(duì)腐蝕圖像進(jìn)行深入分析，可以從中得到有關(guān)腐蝕形貌的特征參數(shù)。
[0006]鑒于上述【背景技術(shù)】中存在的問題和不足，我們充分利用激光共聚焦顯微鏡的優(yōu)勢(shì)，對(duì)三維重建后的腐蝕形貌信息進(jìn)行深入研宄和分析，找出腐蝕坑深度的測(cè)量方法。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種利用共聚焦顯微鏡對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)定的方法，特別適合于金屬腐蝕發(fā)展初期出現(xiàn)的微小點(diǎn)蝕坑的深度測(cè)量。
[0008]本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種利用共聚焦顯微鏡對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析軟件進(jìn)行如下操作:
[0010](I)圖像預(yù)處理
[0011]對(duì)腐蝕坑的3D圖像作去噪和平滑處理，具體是進(jìn)行如下參數(shù)設(shè)置:
[0012]Filte 設(shè)置為 Average ；Pixels 設(shè)置為 7 ?9 ;
[0013](2)精確定位分析區(qū)域
[0014]在經(jīng)過去噪和平滑處理后的腐蝕坑3D圖像上分別利用“Measure”菜單下的“X軸方向、Y軸方向以及旋轉(zhuǎn)角度方向”三個(gè)工具按鈕精確定位分析區(qū)域，并將分析區(qū)域以及腐蝕坑的兩個(gè)端點(diǎn)分別以測(cè)量線和標(biāo)記點(diǎn)的形式標(biāo)記出來；
[0015](3)獲取腐蝕坑的橫向剖面圖
[0016]分析區(qū)域定位完成后，將“Measure”設(shè)置為“Profile”，點(diǎn)擊“Topography”按鈕，得到腐蝕坑的Profile圖，此即腐蝕坑的橫向剖面圖，圖中有兩條定位線分別對(duì)應(yīng)于腐蝕坑3D圖像上的兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)；
[0017](4)完成腐蝕坑的深度和寬度測(cè)量
[0018]點(diǎn)擊“Diagram”菜單下的“矩形區(qū)域測(cè)量”工具按鈕，在腐蝕坑的Profile圖上將鼠標(biāo)從左邊定位線開始逐漸拉至右邊定位線為止，拉出的矩形測(cè)量框的上下定位線分別對(duì)應(yīng)于待分析腐蝕坑的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，測(cè)量定位框完成以后，得到三個(gè)測(cè)量參數(shù)值，分別為A、w、h，其中A表示矩形測(cè)量框的面積，w表示腐蝕坑寬度，h值即為待測(cè)腐蝕坑的深度測(cè)量值。
[0019]至此，腐蝕坑的深度和寬度測(cè)量全部完成。
[0020]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021](I)該方法由于利用了試樣表面最原始的腐蝕信息，數(shù)據(jù)來源真實(shí)可靠，所以測(cè)定出的結(jié)果可信度較高。
[0022](2)該方法由于將宏觀上微小難辨的腐蝕形貌轉(zhuǎn)變成較為直觀形象的腐蝕坑的Profile圖(即橫向剖面圖)，所以更加完整地關(guān)注了腐蝕細(xì)節(jié)，從而大大提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0023](3)該方法有效地彌補(bǔ)了普通深度測(cè)量?jī)x測(cè)量精度不高、測(cè)量范圍受限等一些不足之處，進(jìn)一步拓寬了腐蝕坑的測(cè)量范圍，利用該方法不僅可以測(cè)量腐蝕坑的深度，而且還可以對(duì)其寬度進(jìn)行測(cè)量。該方法特別適用于金屬腐蝕發(fā)展初期而出現(xiàn)的微小點(diǎn)蝕坑的深度測(cè)量。
[0024](4)該方法操作簡(jiǎn)單方便，耗費(fèi)時(shí)間少，實(shí)驗(yàn)效率高，是試樣局部腐蝕情況評(píng)定以及抵抗局部腐蝕能力評(píng)價(jià)時(shí)重要的實(shí)驗(yàn)方法之一。
【附圖說明】
[0025]圖1為實(shí)施例中預(yù)處理后的腐蝕坑3D圖像；
[0026]圖2 為實(shí)施例中 ZEISS LSM700 “Zen2010” 工具欄；
[0027]圖3為實(shí)施例中腐蝕坑的定位分析區(qū)域；
[0028]圖4為實(shí)施例中腐蝕坑的Profile圖；
[0029]圖5為實(shí)施例中腐蝕坑的分析測(cè)量用工具欄；
[0030]圖6為實(shí)施例中腐蝕坑的分析和測(cè)量結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明涉及的一種利用共聚焦顯微鏡對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)定的方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0032]鋼種選用A690，根據(jù)JB/T 7901-1999《金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方法》規(guī)定做成標(biāo)準(zhǔn)掛片試樣，尺寸為50mmX 25mmX 5mm，試樣模擬海水環(huán)境進(jìn)行全浸實(shí)驗(yàn)，選取腐蝕周期為1.5小時(shí)的掛片為研宄對(duì)象，用蒸餾水洗凈，烘箱烘干。利用LSM700共聚焦顯微鏡對(duì)其表面腐蝕坑的深度進(jìn)行分析和測(cè)量。
[0033]下面結(jié)合A690腐蝕掛片試樣運(yùn)用本發(fā)明涉及的腐蝕坑深度測(cè)量的方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0034](I)圖像預(yù)處理
[0035]對(duì)已有的3D圖像作進(jìn)一步的去噪和平滑處理，具體來說我們需要作以下的參數(shù)設(shè)置:
[0036]Filte 設(shè)置為 Average ；Pixels 設(shè)置為 8。
[0037]經(jīng)過預(yù)處理后的3D圖像如圖1所示。
[0038](2)精確定位分析區(qū)域
[0039]利用Zen2010共聚焦分析軟件，在經(jīng)過去噪和平滑處理后的腐蝕坑3D圖像上分別利用
[0040]“Measure”菜單下的“X軸方向、Y軸方向以及旋轉(zhuǎn)角度方向”三個(gè)工具按鈕(如圖2)精確定位分析區(qū)域，通過改變X、Y以及旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)值，可以找到視場(chǎng)中腐蝕最為嚴(yán)重的腐蝕坑，從而既直觀又方便地實(shí)現(xiàn)測(cè)量線在腐蝕坑表面區(qū)域的準(zhǔn)確定位；其中的兩個(gè)端點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)于測(cè)量線上穿過腐蝕坑最深處且與分析表面區(qū)域的相應(yīng)交點(diǎn)。一般情況下，我們習(xí)慣將分析區(qū)域以及腐蝕坑的兩個(gè)端點(diǎn)分別以紅色測(cè)量線和紅藍(lán)色標(biāo)記點(diǎn)的形式標(biāo)記出來，如圖3所示。
[0041](3)利用軟件得到腐蝕坑的橫向剖面圖
[0042]分析區(qū)域定位完成后，將“Measure”設(shè)置為“Profile”，點(diǎn)擊“Topography”按鈕，即可得到腐蝕坑的Profile圖，此即腐蝕坑的橫向剖面圖，圖中的紅色定位線(右邊黑色豎線)和藍(lán)色定位線(左邊黑色豎線)分別對(duì)應(yīng)于圖3腐蝕坑3D圖像上的紅色(左側(cè)黑點(diǎn))和藍(lán)色(右側(cè)黑點(diǎn))標(biāo)記點(diǎn)(如圖4所示)。
[0043](4)完成腐蝕坑的深度和寬度測(cè)量
[0044]利用Zen2010軟件，點(diǎn)擊“Diagram”菜單下的“矩形區(qū)域測(cè)量”工具按鈕(如圖5所示)，這時(shí)鼠標(biāo)在通常情況下會(huì)轉(zhuǎn)換為矩形形狀并呈現(xiàn)紅色，在腐蝕坑的“Profile”圖上將鼠標(biāo)從左邊藍(lán)色定位線開始逐漸拉至右邊紅色定位線為止，這里需要強(qiáng)調(diào)的是，拉出的矩形測(cè)量框(圖6中兩條定位線之間的黑色矩形框)的上下定位線分別應(yīng)是待分析腐蝕坑的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。測(cè)量定位框完成以后，即能得到三個(gè)測(cè)量參數(shù)值，分別為A、w、h，其中矩形測(cè)量框的面積A為2066.78 μ m2，腐蝕坑寬度w為69.39 μ m，腐蝕坑的深度h為29.79 μ m，如圖6中局部放大圖所示。至此，腐蝕坑的深度和寬度測(cè)量全部完成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用共聚焦顯微鏡對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析軟件進(jìn)行如下操作: (1)圖像預(yù)處理 對(duì)腐蝕坑的3D圖像作去噪和平滑處理，具體是進(jìn)行如下參數(shù)設(shè)置:Filte 設(shè)置為 Average ；Pixels 設(shè)置為 7 ?9 ; (2)精確定位分析區(qū)域 在經(jīng)過去噪和平滑處理后的腐蝕坑3D圖像上分別利用“Measure”菜單下的“X軸方向、Y軸方向以及旋轉(zhuǎn)角度方向”三個(gè)工具按鈕精確定位分析區(qū)域，并將分析區(qū)域以及腐蝕坑的兩個(gè)端點(diǎn)分別以測(cè)量線和標(biāo)記點(diǎn)的形式標(biāo)記出來； (3)獲取腐蝕坑的橫向剖面圖 分析區(qū)域定位完成后，將“Measure”設(shè)置為“Profile”，點(diǎn)擊“Topography”按鈕，得到腐蝕坑的Profile圖，此即腐蝕坑的橫向剖面圖，圖中有兩條定位線分別對(duì)應(yīng)于腐蝕坑3D圖像上的兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)； (4)完成腐蝕坑的深度和寬度測(cè)量 點(diǎn)擊“Diagram”菜單下的“矩形區(qū)域測(cè)量”工具按鈕，在腐蝕坑的Profile圖上將鼠標(biāo)從左邊定位線開始逐漸拉至右邊定位線為止，拉出的矩形測(cè)量框的上下定位線分別對(duì)應(yīng)于待分析腐蝕坑的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，測(cè)量定位框完成以后，得到三個(gè)測(cè)量參數(shù)值，分別為A、w、h，其中A表示矩形測(cè)量框的面積，w表示腐蝕坑寬度，h值即為待測(cè)腐蝕坑的深度測(cè)量值。2.如權(quán)利要求1所述的利用共聚焦顯微鏡對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)定的方法，其特征在于通過改變X、Y以及旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)值，找到視場(chǎng)中腐蝕最為嚴(yán)重的腐蝕坑，實(shí)現(xiàn)測(cè)量線在腐蝕坑表面區(qū)域的準(zhǔn)確定位；所述兩個(gè)端點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)于測(cè)量線上穿過腐蝕坑最深處且與分析表面區(qū)域的相應(yīng)交點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用共聚焦顯微鏡對(duì)腐蝕坑深度進(jìn)行測(cè)定的方法，該方法充分利用了試樣表面最原始的腐蝕信息，數(shù)據(jù)來源真實(shí)可靠，所以測(cè)定出的結(jié)果可信度較高；該方法由于將宏觀上微小難辨的腐蝕形貌轉(zhuǎn)變成較為直觀形象的腐蝕坑的Profile圖，所以更加完整地關(guān)注了腐蝕細(xì)節(jié)，從而大大提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；該方法有效地彌補(bǔ)了普通深度測(cè)量?jī)x測(cè)量精度不高、測(cè)量范圍受限等一些不足之處，進(jìn)一步拓寬了腐蝕坑的測(cè)量范圍，利用該方法不僅可以測(cè)量腐蝕坑的深度，而且還可以對(duì)其寬度進(jìn)行測(cè)量；該方法操作簡(jiǎn)單方便，耗費(fèi)時(shí)間少，實(shí)驗(yàn)效率高，是試樣局部腐蝕情況評(píng)定以及抵抗局部腐蝕能力評(píng)價(jià)時(shí)重要的實(shí)驗(yàn)手段之一。
【IPC分類】G01B11/02, G01B11/22
【公開號(hào)】CN104897063
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510221002
【發(fā)明人】卞欣, 范益, 楊文秀
【申請(qǐng)人】南京鋼鐵股份有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月4日