[發明專利]基于冰凍-解凍處理的耐候鋼銹層保護能力的評價方法

無效

• 申請號: 201210317049.0
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102866104A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 張旭;楊善武;張文華;賀信萊;尚成嘉;王學敏;郭暉
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N1/42
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料在大氣環境中的腐蝕，特別涉及耐候鋼銹層保護性能的評價。

背景技術

裸鋼在大氣環境下腐蝕性能主要是依靠表面形成的穩定致密的腐蝕產物層對腐蝕進度的阻礙實現的。目前人們對腐蝕產物層這種阻礙作用的評價主要有失重法、腐蝕產物分析和電化學法。

失重法是用清除表面腐蝕產物后的鋼的單位面積重量損失或單位面積上減薄量來衡量鋼材在某種環境下的腐蝕進度。這是一種評估金屬大氣腐蝕最簡單而且行之有效的宏觀分析方法，能夠真實反映金屬的大氣腐蝕動力學。例如文獻“超低碳貝氏體高強度鋼的腐蝕性研究”（武漢科技大學學報（自然科學版）[J]，2008,31（2）：127-131）中報道的采用失重法為“超低碳貝氏體高強度鋼的耐海水腐蝕能力高于耐海水腐蝕鋼CrMoAl”這一實驗結果提供了證據；通過觀察失重或減薄曲線的斜率，可以判定鋼在這種環境中某一時刻腐蝕進度的快慢。當曲線與時間軸近似平行時，腐蝕產物中穩定致密的銹層已經形成，鋼的腐蝕過程緩慢發生。這種方法已經得到廣泛的應用，各國家也都制定了腐蝕產物清楚的標準，如我國的標準GB/T?16545-1996。

腐蝕產物分析法是通過一系列手段分析腐蝕產物的組成和性能來反映其在鋼抗腐蝕方面的作用的方法。一般人們都采用掃描電鏡顯微鏡或金相顯微鏡來觀察靠近鋼基體的腐蝕產物層的結構和形貌，用XRD或光譜分析腐蝕產物中熱力學穩定態物質的含量，用氮吸附考察腐蝕產物顆粒大小來間接反映銹層的致密性。例如，文獻“低合金耐候鋼在含氯離子環境中的耐腐蝕性能”（材料熱處理學報[J],2008,23(3):97-98,101）中報道用紅外光譜法分析了暴露2年的碳鋼與耐候鋼表面銹層。

由于鋼在大氣環境下的腐蝕是電化學腐蝕，所以電化學方法在研究鋼腐蝕產物性能上也有其獨到之處。人們常采用交流阻抗法計算鋼在特定腐蝕溶液中腐蝕產物層的內阻大小，從阻礙電荷交換的能力管理方面來判定鋼銹層抗腐蝕能力。如文獻“近海大氣中耐候鋼和碳鋼抗腐蝕性能的研究”（材料科學與工程[J],2001,19(2):12-15,25）報道對近海大氣中耐候鋼和碳鋼抗腐蝕性能進行的研究。

這些方法都是對銹層現有保護能力的評價，然而，在外界破壞條件下（例如：在晝夜溫差較大北方，深入耐候鋼銹層的露水對銹層的影響），銹層抵抗能力的評價方法還沒有人研究，而此時的銹層抵抗能力有很大的不同，能夠更為真實和全面的反映銹層的保護性。

發明內容

為克服上述分析中現有判定鋼耐候性的評價手段都忽視了水分的重要作用的不足，本發明提出采用冰凍-解凍相結合的方法來判定銹層致密性的情況，可以真實地反映耐候鋼銹層的保護能力，使評價判定結果更加真實可靠。

為此，本發明的第一個目的在于提出一種基于冰凍-解凍處理的耐候鋼銹層保護能力的評價方法，其特征在于，所述判定方法包括如下步驟：

步驟1.?獲取多種待測的帶有銹層的耐候鋼樣品；

步驟2.?對所述耐候鋼樣品進行冰凍-解凍處理，所述冰凍-解凍處理是將所述耐候鋼樣品浸泡至去離子水中30分鐘以上，然后取出，待表面不滴水時放入溫度為-10～-20℃的冰柜中冰凍，冰凍時間在1小時以上，然后取出放入20～30℃的干燥箱中干燥，干燥時間在24小時以上；

步驟3.?利用掃描電鏡觀察冰凍-解凍處理前后所述耐候鋼樣品的銹層形貌的變化，分析冰凍-解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層裂紋變化的影響；

步驟4.?室溫下，利用電化學工作站測試冰凍-解凍處理前后所述耐候鋼樣品的交流阻抗譜的變化，分析冰凍-解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層交流阻抗擬合電阻值變化的影響，所述測試在質量分數為0.5%NaCl的水溶液中進行，交流阻抗譜的測試條件為：振幅10mV，頻率范圍為10^-2～10⁵HZ；

步驟5.?評價所述耐候鋼樣品銹層的保護能力，其中，經冰凍-解凍處理后所述銹層裂紋增量越少，且所述銹層交流阻抗擬合電阻值變化越小的耐候鋼樣品，銹層越致密，保護能力越強；經冰凍-解凍處理后所述銹層裂紋增量越多，且所述銹層交流阻抗擬合電阻值變化越大的耐候鋼樣品，銹層越疏松，保護能力越弱。?

優選地，步驟2中所述冰凍-解凍處理是將所述耐候鋼樣品浸泡至去離子水中30分鐘，然后取出，待表面不滴水時放入溫度為-18℃的冰柜中，冰凍時間在1小時，然后取出放入25℃的干燥箱中，干燥時間在24小時。