本發明專利技術提供了一種利用電化學陰極極化使彩印鐵腐蝕加速的方法，該方法包括以下步驟：1)將彩印鐵制成工作電極，安裝于電解池中，該電解池中事先安裝有參比電極和輔助電極，并組裝成電解池體系；2)使所述電解池體系保持無氧環境；3)連接電解池、電化學工作站、可調穩壓電源和雙刀雙擲開關；4)調節可調穩壓電源的輸出電壓對工作電極進行陰極極化，并使用電化學工作站測定其電化學阻抗譜，及獲得工作電極的涂層電阻，當所述涂層電阻小于或等于106Ω.cm2，確定達到涂層腐蝕終點。該方法具有較高的分辨率，并根據阻抗響應的變化定量的分析涂層劣化和失效的程度，為進一步改善和優化彩印鐵加工工藝打下了良好基礎。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電化學彩印鐵腐蝕加速的方法，尤其涉及。
技術介紹
馬口鐵三片罐的飲料或食品的貨架壽命一般在1-3年，由于金屬飲料罐內的液體通常具有腐蝕性，使得金屬飲料罐很容易與其罐內的液體發生電化學反應造成金屬飲料罐的腐蝕。當金屬飲料罐體涂層(例如，彩印鐵制成的飲料罐)的腐蝕狀況超過一定程度時， 會使產品在保質期內因涂層失效而變質。因此，對選擇施加于彩印鐵的涂層，監控和提升其耐蝕力，是保證產品質量的重要因素之一。但是排除特殊原因或人為因素的影響，彩印鐵發生自然腐蝕的速度較慢，時間較長，僅僅靠追蹤監測，成本和效率以及得到結論的檢測周期均難以滿足產品研發和推廣的需求。為了提高對彩印鐵材料耐蝕性檢測的效率，需要采用加速試驗方法來檢測彩印鐵的耐蝕性壽命。彩印鐵耐蝕力評估的傳統方法在“QB/T 2763-2006涂覆鍍錫(或鉻)薄鋼板”中已經明確規定將被測樣片在模擬試驗液體中進行直流陽極極化后觀察樣片腐蝕斑的大小和數量，從而得到耐蝕性等級的半定量評定。這種耐蝕力測試方法的本質是電化學陽極極化加速的方法，且用肉眼觀察樣片的腐蝕形貌，這種評判標準不僅分辨率極低，而且因觀察者的分辨和判斷尺度差異，得出的結論顯然存在誤判的風險。因此，如何提供一種加速試驗方法來檢測 彩印鐵的耐蝕性壽命，并且該方法具有較高的分辨率，進而評價涂層的防護性能和腐蝕壽命成為有待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決上述的技術問題，提供了，該方法具有較高的分辨率，通過測定整個腐蝕過程的阻抗響應，并根據阻抗響應的變化定量的分析涂層劣化和失效的程度，為進一步改善和優化彩印鐵加工工藝打下了良好基礎。本專利技術提供了，該方法包括以下步驟I)將彩印鐵制成工作電極，安裝于電解池中，該電解池中事先安裝有參比電極和輔助電極，并組裝成電解池體系；2)使所述安裝有工作電極、參比電極和輔助電極的電解池體系保持無氧環境；3)連接電解池、電化學工作站、可調穩壓電源和雙刀雙擲開關，并將可調穩壓電源的負極與工作電極連接，正極與輔助電極連接；4)調節可調穩壓電源的輸出電壓對工作電極進行陰極極化，并使用電化學工作站測定其電化學阻抗譜，及獲得工作電極的涂層電阻，當所述涂層電阻小于或等于IO6 Ω . Cm2， 確定達到涂層腐蝕終點。本專利技術中所使用的工作電極材質選用作為金屬包裝材料的彩印鐵。通常作為工作電極，在使用之前用酒精清洗其表面，除去表面的油潰和雜質。本專利技術中所述參比電極采用固體甘汞參比電極或固體Ag/AgCl參比電極；所述輔助電極采用鉬片電極、鍍鉬鈦網電極、不銹鋼片或石墨片電極。在使用參比電極之前需要對其進行校正，本專利技術中所使用的參比電極利用常規的校正方法校正即可；在使用輔助電極之前需要對其進行拋光處理，通常利用砂紙打磨除去表面的氧化物。本領域技術人員可根據待檢測的金屬包裝材料的不同以及電解液的不同選擇合適類型的輔助電極以及參比電極，只要能夠滿足待檢測金屬包裝材料的耐腐蝕性檢測需要即可。在本專利技術的技術方案中，調節可調穩壓電源的輸出電壓在-4V至-1OV范圍內進行陰極極化。通常，金屬飲料罐腐蝕過程依次會經歷涂層滲水、金屬基底腐蝕、涂層鼓泡開裂、 腐蝕擴展等幾個具有腐蝕電化學特征的階段，電化學極化會減慢或加速腐蝕進程。初步實驗表明，-1. OV左右的陰極極化會產生陰極保護作用，減緩金屬腐蝕過程；而-3V或者比該值更負的電位區間，由于陽離子滲透、析氫和氧還原等陰極過程會加速涂層劣化失效，從而加速金屬罐體的腐蝕過程。在本專利技術的技術方案中，在電化學工作站測定其電化學阻抗譜的過程中，設置正弦波擾動信號起始頻率為99KHz，終止頻率為9mHz，擾動電位為5_30mV。根據本專利技術的具體實施方式，通過一次或多次重復進行電化學陰極極化和電化學阻抗測量實現涂層電阻小于或等于IO6 Ω. Cm2。腐蝕過程進展程度取決于腐蝕區域和腐蝕強度，相比較于腐蝕面積和腐蝕點數量方法，采用涂層電阻下降到106Ω. cm2作為腐蝕壽命終點判據更為合理和準確。本專利技術方案中的電解液為所述待檢測金屬包裝材料所要包裝的液態食品或非液態 食品的模擬液，所述模擬液為根據所述非液態食品的化學成分配成的溶液，例如不含或含有極少量固體不溶物(不影響電解液中電子流的形成)的各種果汁、茶飲料、牛奶、番茄醬汁。本專利技術方案中保持整個電解池體系處于無氧環境，可以通入食品飲料包裝過程通常使用的惰性氣體，也可以是高純(99.99v/v%以上)的氮氣等，只要能夠保證檢測過程的整個電解池體系處于無氧狀態即可。與現有技術相比，本專利技術的技術方案具有以下有益效果I、本專利技術利用電化學陰極極化使彩印鐵腐蝕加速的方法，可以有效的加速涂層腐蝕的速率，準確評價彩印鐵的腐蝕結果。2、本專利技術利用電化學陰極極化使彩印鐵腐蝕加速的方法，其測試具有靈敏度高、 分辨率高，而且可以通過測量涂層電阻了解涂層的完整性和失效等信息。3、可以根據彩印鐵加速腐蝕的評價結果，有效的改善和優化彩印鐵的加工工藝。附圖說明圖1為本專利技術電解池的結構示意圖。圖2為電化學陰極極化彩印鐵腐蝕加速試驗裝置圖。圖3(a) -圖3(b)為_4. 414V陰極極化電位下彩印鐵的Bode圖和腐蝕形貌圖。圖4為-6. 414V陰極極化電位下彩印鐵的Bode圖。圖5(a) -圖5(b)為_7. 414v陰極極化電位下彩印鐵的Bode圖以及腐蝕形貌圖。圖6(a) -圖6(b)為_8. 414v陰極極化電位下彩印鐵的Bode圖和腐蝕形貌圖。圖7為彩印鐵耐蝕性能隨陰極極化電位的變化曲線圖。符號的說明I :對電極引線，2 :參比電極引線，3 :惰性氣體進氣管，4 :空氣排出管，5 :對電極， 6 :參比電極，7 :密封圈，8 :底部(即工作電極待檢測覆膜金屬包裝材料)，9 :底座，10 :定位螺栓，11 :工作電極引線，12 :上蓋。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合具體實施例，對本專利技術的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例II、儀器的準備關于本專利技術中所使用的電極和電解池，本案申請人的在先申請 CN201210172244. 9，專利技術名稱“ 一種用于檢測包裝材料耐腐蝕性的電解池”中，均有詳細描述，本案將其并入作為本申請的一部分。按照圖I安裝電解池和電極。彩印鐵工作電極放于管裝電解池底部，工作面置上， 膠圈密封，安裝上蓋，旋緊4個定位螺栓，裝入參比電極和輔助電極在合適的位置，安裝進氣軟管和排氣軟管，開啟氮氣閥門，調節流量為2個氣泡/秒，保持氮氣除氧。參比電極下端安裝入魯金毛細管中，調節魯金毛細管端部在工作電極上方，不要接觸工作電極并且魯金毛細管內不能有隔斷電路的氣泡。如圖2所示，連接電解池、電化學工作站、可調穩壓電源和雙刀雙擲開關。將可調穩壓電源的負極連接于工作電極，正極連接于輔助電極；工作電極連接電化學工作站的W 輸出端子，參比電極連接電化學工作站的R輸出端子，輔助電極連接電化學工作站的C輸出端子。本實驗中工作電極為紅牛飲料罐剪裁成6cmX 6cm正方形的彩印鐵，參比電極為固體甘汞參比電極，輔助電極為不銹鋼本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用電化學陰極極化使彩印鐵腐蝕加速的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：1)將彩印鐵制成工作電極，安裝于電解池中，該電解池中事先安裝有參比電極和輔助電極，并組裝成電解池體系；2)使所述安裝有工作電極、參比電極和輔助電極的電解池體系保持無氧環境；3)連接電解池、電化學工作站、可調穩壓電源和雙刀雙擲開關，并將可調穩壓電源的負極與工作電極連接，正極與輔助電極連接；4)調節可調穩壓電源的輸出電壓對工作電極進行陰極極化，并使用電化學工作站測定其電化學阻抗譜，及獲得工作電極的涂層電阻，當所述涂層電阻小于或等于106Ω.cm2，確定達到涂層腐蝕終點。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙宇暉，曾科，宋莉華，李眾，
申請(專利權)人：奧瑞金包裝股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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