专利名称：快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法
技术领域：
本发明涉及一种材料测试方法，特别涉及退火冷轧钢板锈蚀行为评测方法。
背景技术：
无论是从内部品质管理还是应用户要求，都有对退火冷轧钢板的耐蚀性能进行评价的必要。目前国内外用来评价退火冷轧钢板耐蚀性能的方法主要有盐雾试验、湿热试验和大气暴露挂片试验。至于金属材料的腐蚀行为研究方面使用较多的是电化学交流技术和电化学极化技术。
(1)盐雾试验即盐水喷雾试验，它是在密封的盐雾试验箱中进行的。试验箱工作参数通常如下试验温度35±2℃喷雾用盐水5wt％的NaCl水溶液浓度(pH值6.5～7.5)盐水喷雾压力0.10MPa盐雾沉降量1.0～2.0ml/(h·80cm2)试片放置角度与垂直方向成30°空气饱和器温度47±2℃喷雾形式连续盐雾试验的条件相当苛刻，对于耐蚀性能本来就较差的低碳钢退火冷轧钢板很难反映出差别。
(2)湿热试验是在湿热试验箱中进行的。试验箱的工作参数通常如下试验温度49±1℃试验箱内湿度≥95％空气循环流量16l/min试样架转速1rpm湿热试验条件相对于盐雾试验要温和些。尽管试样跟随试样架转动有利于环境的均匀化，但由于钢板试样是悬挂在试样架上，挂绳及夹具等使试样表面上水膜发展并不均匀，即使是同一种材料，平行试样间可能出现较大的锈蚀行为上的差异，故湿热试验也有其不足之处。
(3)大气暴露挂片试验是将试片直接暴露在室内环境或野外大气中。这种试验的条件最接近于钢板在日常使用中发生腐(锈)蚀时的条件。但它也有不足之处一是时间周期长，通常需3天至一周不等；二是结果可比性不强，因为腐蚀条件与气氛(即气候)有直接的关系，而要使两个不同时段的气氛完全重复几乎是不可能的。
(4)电化学交流技术及极化技术也常用来研究金属材料的腐蚀行为。测量时，因需测量电流信号，要求测量介质(溶液)有足够的导电特性，这就必须引入电解质盐。盐的引入可能改变腐蚀反应的机理，从而影响测量结果的真实性。电化学交流技术及极化技术也有人用来研究低碳钢冷轧板的腐蚀行为。这两种电化学技术用来评价低碳钢冷轧板的锈蚀行为时也存在明显的不足。极化(指阳极极化)本身就是一种通过外加阳极电位或阳极电流来激励或强化腐蚀的手段。对于极易腐蚀的低碳钢冷轧板，这种人为的强化也造成与上面的几种试验评价方法一样的后果难以区分不同工艺生产的低碳钢板在耐蚀性能上的差异。电化学交流分析技术是通过测量电极系统对施加于其上的不同频率的小幅值正弦波扰动信号的响应来反映腐蚀过程的动力学的。尽管所施加的信号的幅值不大，对耐蚀性能较好的金属材料的测量影响可能不会很大，但对耐蚀性能本来就很差的低碳钢冷轧板的影响就不能小视。另外，不论是极化还是交流技术，都需测量电流信号，要求测量介质(溶液)有足够的导电特性，这就必须引入电解质盐。盐的引入可能改变腐蚀反应的机理，从而影响测量结果的真实性，这种影响对低碳钢退火冷轧钢板尤为显著。
发明内容
鉴于盐雾试验的腐蚀条件过于苛刻、湿热试验时试片表面水膜发展不均匀、大气暴露挂片试验对气候的依赖性所致的数据可比性不强等的现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种能弥补现有评价技术的不足、快速可靠的评价退火冷轧钢板锈蚀行为的方法。
为达到上述目的，本发明的解决方案是采用开路电位测量来定量地反映腐蚀程度上的差别。具体方法是，采用电解槽，在电解槽一端的中心处开一测试孔，此处嵌镶钢板试样作为工作电极，在工作电极附近设置一参比电极，安装妥各电极及连接好引线后，向槽内注入测试介质如蒸馏水，注满后接通电源，开启电化学系统，测量钢板的电位随时间的变化曲线。从此曲线的变化趋势可以判断钢板的耐蚀性能电位随时间降低越快，钢板越易锈蚀，反之亦然。
进一步，所述的参比电极采用甘汞参比电极、AgCl参比电极、Hg2SO4参比电极、Hg2O参比电极中的任一种参比电极；较佳采用饱和甘汞电极。
所述的测试介质可为去离子水或蒸馏水。
所述的测试介质的电导率范围是在100μS/cm～0.1μS/cm。
所述的测试介质的电导率较佳范围是在10μS/cm～0.5μS/cm。
所述的测试介质的温度范围为5℃～40℃。
所述的测试介质的温度范围较佳为20℃～30℃。
所述的测试孔的直径为1cm。
本发明效果，本发明用蒸馏水介质替代NaCl水溶液，既克服了因介质腐蚀性过强而难区分钢板差别的不足，也避免了NaCl对腐蚀过程的影响；用浸泡在水中的办法克服了湿热试验的水膜发展不均匀和大气暴露挂片试验时的水膜依赖气氛发展的不足，从而保证了试验条件的可重复性和可比较性；因不外加电位而保证了低碳钢的腐蚀过程不会受到人为的扰动激励。另外，在腐蚀程度的度量方面，现有的盐雾试验、湿热试验及大气暴露挂片试验都是以测定表面腐蚀区域的面积来评价的，属半定量方法，本发明则采用开路电位测量来定量地反映腐蚀程度上的差别。
图1为本发明使用的电解池构造示意图。
图2为用所发明方法对两种已知耐蚀性能有明显差异的钢板的测量结果对比图。
图3为某几条生产线的退火冷轧钢板抗锈蚀能力差异的对比图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明提供的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，步骤如下，采用圆筒状卧式Hall电解槽1，电解槽1圆筒一端的中心处开有一面积为1cm2的圆孔6，嵌镶钢板工作电极试样2；用饱和甘汞电极作参比电极3；安装妥各电极及连接好引线4后，通过注水孔11向槽内注蒸馏水5；注满后开启电化学系统，测量钢板的电位随时间的变化曲线。从此曲线的变化趋势可以判断钢板的耐蚀性能电位随时间降低越快，钢板越易锈蚀，反之亦然。
例1试验条件为25℃，蒸馏水(其电导率为1μS/cm)，饱和甘汞参比电极。
从图2可看出，本发明的方法对两种已知耐蚀性能有明显差异的低碳钢冷轧板的测量结果与现有评价技术的测量结果相吻合(图2)。
例2试验条件为25℃，蒸馏水(其电导率为1μS/cm)，饱和甘汞参比电极。
图3示出本发明方法能够区分耐蚀性能差别较小的低碳钢板。
其中，1#和2#为相同工艺生产的低碳钢冷轧板；3#和4#分别用另外两种工艺生产的低碳钢冷轧板。大气挂片试验已显示1#和2#耐蚀性能最好且相近，3#次之，4#最差。
本发明的评价方法除能快速外，更重要的是它能区分耐蚀性能差别不大的钢板，故其在退火冷轧钢板的品质管理方面具有较广阔的应用前景，也因此它在其它钢铁企业都能适用。
权利要求
1.快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，步骤如下采用电解槽，在电解槽一端的中心处开一测试孔，此处嵌镶钢板试样作为工作电极，在工作电极附近设置一参比电极，向槽内注入测试介质，注满后接通电源，通过测量钢板试样的电位随时间的变化趋势，判断钢板的耐蚀性能。
2.如权利要求1所述的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，其特征是，所述的参比电极采用甘汞参比电极、AgCl参比电极、Hg2SO4参比电极、Hg2O参比电极中的任一种参比电极。
3.如权利要求1所述的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，其特征是，所述的参比电极采用饱和甘汞电极。
4.如权利要求1所述的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，其特征是，所述的测试介质可为去离子水或蒸馏水。
5.如权利要求1或4所述的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，其特征是，所述的测试介质的电导率范围是在100μS/cm～0.1μS/cm。
6.如权利要求1或4所述的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，其特征是，所述的测试介质的电导率范围是在1 0μS/cm～0.5μS/cm。
7.如权利要求1或4所述的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，其特征是，所述的测试介质的温度范围为5℃～40℃。
8.如权利要求1或4所述的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，其特征是，所述的测试介质的温度范围为20℃～30℃。
9.如权利要求1所述的快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，其特征是，所述的测试孔的直径为1cm。
全文摘要
快速评价退火冷轧钢板锈蚀行为的电化学方法，采用开路电位测量来定量地反映腐蚀程度上的差别。具体方法是，采用电解槽，在电解槽一端的中心处开一测试孔，此处嵌镶钢板试样作为工作电极，在工作电极附近设置一参比电极，连接好引线后，向槽内注蒸馏水，注满后接通电源，测量钢板的电位随时间的变化趋势以判断钢板的耐蚀性能电位随时间降低越快，钢板越易锈蚀，反之亦然。本发明克服了因介质腐蚀性过强而难区分钢板差别的不足，也避免了NaCl对腐蚀过程的影响；浸泡在水中又克服了湿热试验的水膜发展不均匀和大气暴露挂片试验时的水膜依赖气氛发展的不足，从而保证试验条件的可重复性；且可定量地反映腐蚀程度上的差别。
文档编号G01N17/00GK1504737SQ02150880
公开日2004年6月16日 申请日期2002年11月29日 优先权日2002年11月29日
发明者史良权 申请人:宝山钢铁股份有限公司