[發明專利]一種用于測量金屬罐體內壁腐蝕的傳感器及監測方法

有效

• 申請號: 201110412865.5
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102494990A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 韓哲文;夏大海;王吉會
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及一種腐蝕檢測領域，更具體地說，涉及一種基于電化學測量原理的金屬包裝實罐內壁的腐蝕測量。

背景技術

鍍錫薄鋼板由于其優異的阻隔性能和機械性能等優勢，被廣泛地應用于食品包裝領域，例如三片飲料罐、食品罐頭及餅干類、茶類干品罐等。對于金屬包裝產品來講，其缺點主要是容易發生腐蝕，腐蝕引起內容物變質，并可能引發食品安全問題。食品罐的防腐蝕能力直接影響內容物的品質和保存期限，但內容物種類繁多、存儲要求各異，給食品罐生產廠家提出了新的課題。隨著社會的發展和人們對綠色環保的要求，對金屬包裝產品的腐蝕與防護性能提出了更高的要求。了解掌握食品罐防腐蝕的基本知識，對印鐵制罐企業的生產有著現實的指導意義。內裝物、加工條件和生產技術都對包裝容器的腐蝕行為有影響。但最主要的還是內裝物的影響，其中包括硫化物、有機酸、氯離子、添加物等。對于某些新產品、新配方，食品廠與空罐廠應根據內容物的特性選擇合適的空罐，必要時應做盛裝試驗，以防止腐蝕的發生、確保食品的盛裝安全。在眾多的防腐涂料中，以環氧酚醛樹脂為主型的涂料具有附著力好、耐沖擊、耐焊錫熱以及抗硫抗酸性能優良等特點，被廣泛作為一般飲料罐的防腐涂料。下面首先談談環氧酚醛樹脂型涂料鐵平板試樣防腐蝕性能的幾個檢測方法。

1.抗酸性檢驗

裁切100mm×25mm的涂料鐵試片若干，每片折疊成間距為0.3mm的方塊，放入一定濃度的醋酸溶液中。當涂膜干膜為10～12g/m²的涂料鐵時，測試液濃度為5％；干膜為6～8g/m²的涂料鐵時，測試液濃度為3％。密封后放入高壓容器內，在1MPa的壓力下(溫度為121℃)持續30分鐘，而后冷卻，取出試片，觀察涂膜面。若無變色、泛白、脫膜現象，即為抗酸性合格。反之，抗酸性能未通過，需要在工藝上加以調整。

2.抗硫性檢驗

裁切100mm×25mm的試片若干，每片折疊成間距為0.3mm的方塊，放入濃度為1％的硫化鈉溶液中，并用乳酸調節測試液的pH值為5.5～6.0。密封后放入高壓容器內。在1MPa的壓力下(溫度為121℃)持續30分鐘，而后冷卻，取出試片。觀察涂膜面，若無明顯硫斑、無脫膜，即為抗硫性合格。反之，抗硫性能未通過，需要在工藝上加以調整。

3.耐蝕能力測試

裁切50mm×50mm的試片若干，按下列操作進行：

(1)配制腐蝕液：檸檬酸50g、硝酸鈉137g、維生素C500g(均為分析純)，加蒸餾水至1000ml。

(2)腐蝕：在試片的背面(即馬口鐵光面)焊上導線，并用蜂蠟連裁切邊角一起封固(目的是在陽極腐蝕時，使電流只能從涂膜面通過)，而后將試片放入上述腐蝕液中。

以4mm×10mm的不銹鋼為陰極，試片為陽極，在15V直流電壓下對涂膜面進行陽極腐蝕，1小時后取出，以受腐蝕情況評級。

0級——完全無腐蝕斑。

1級——至多有10個最長為1mm的小斑和5個最長為2mm的斑痕。

2級——至多有30個最長為1mm的小斑和10個最長為2mm的斑痕。

3級——有數量不多但分布較廣的中小斑痕。

4級——有分布較廣、較密的中小斑和1～3個直徑在4mm以上的大斑。

3)使用要求：涂膜干膜為10～12g/m²的涂料鐵時，耐蝕力應不低于1級；涂膜干膜為6～8g/m²的涂料鐵時，耐蝕力應不低于3級；否則視為不合格。

4.抗銹蝕性測試

將測試樣浸入5％的硫酸銅溶液中，30分鐘后取出。涂膜面無腐蝕點即為合格。

5.其他測試

除以上測試內容外，在特殊的情況下還可以做透過率和孔隙率測試。主要目的是檢測防腐涂層的致密程度。其測試原理與耐蝕能力測試相似，但在實際生產中并不多用。

在腐蝕檢測方面，電化學方法有著獨特的優勢。待檢測和評價的金屬包裝產品是內壁為環氧酚醛涂料的鍍錫薄鋼板罐，是一金屬/涂層體系。涂層下金屬腐蝕主要是電化學腐蝕，有機涂層在金屬的防護失效過程中，伴隨著一系列的電化學變化。通過檢測電化學信號變化，可以獲得金屬腐蝕與涂層防護性能變化的動態信息，實現涂層耐蝕性的定量與半定量評價。目前，國內對金屬實罐耐蝕性能的評估方法僅限于對罐體的形變、表面形貌監測，或者根據內裝物的變化情況間接評價金屬罐體的腐蝕狀況，無法實現對金屬罐耐蝕性在服役狀態下的定量評價。

發明內容