[发明专利]一种利用电化学阴极极化使彩印铁腐蚀加速的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学彩印铁腐蚀加速的方法，尤其涉及一种利用电化学阴极极化使彩印铁腐蚀加速的方法。

背景技术

马口铁三片罐的饮料或食品的货架寿命一般在1-3年，由于金属饮料罐内的液体通常具有腐蚀性，使得金属饮料罐很容易与其罐内的液体发生电化学反应造成金属饮料罐的腐蚀。当金属饮料罐体涂层(例如，彩印铁制成的饮料罐)的腐蚀状况超过一定程度时，会使产品在保质期内因涂层失效而变质。因此，对选择施加于彩印铁的涂层，监控和提升其耐蚀力，是保证产品质量的重要因素之一。但是排除特殊原因或人为因素的影响，彩印铁发生自然腐蚀的速度较慢，时间较长，仅仅靠追踪监测，成本和效率以及得到结论的检测周期均难以满足产品研发和推广的需求。为了提高对彩印铁材料耐蚀性检测的效率，需要采用加速试验方法来检测彩印铁的耐蚀性寿命。

彩印铁耐蚀力评估的传统方法在“QB/T 2763-2006涂覆镀锡(或铬)薄钢板”中已经明确规定：将被测样片在模拟试验液体中进行直流阳极极化后观察样片腐蚀斑的大小和数量，从而得到耐蚀性等级的半定量评定。这种耐蚀力测试方法的本质是电化学阳极极化加速的方法，且用肉眼观察样片的腐蚀形貌，这种评判标准不仅分辨率极低，而且因观察者的分辨和判断尺度差异，得出的结论显然存在误判的风险。

因此，如何提供一种加速试验方法来检测彩印铁的耐蚀性寿命，并且该方法具有较高的分辨率，进而评价涂层的防护性能和腐蚀寿命成为有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的技术问题，提供了一种利用电化学阴极极化使彩印铁腐蚀加速的方法，该方法具有较高的分辨率，通过测定整个腐蚀过程的阻抗响应，并根据阻抗响应的变化定量的分析涂层劣化和失效的程度，为进一步改善和优化彩印铁加工工艺打下了良好基础。

本发明提供了一种利用电化学阴极极化使彩印铁腐蚀加速的方法，该方法包括以下步骤：

1)将彩印铁制成工作电极，安装于电解池中，该电解池中事先安装有参比电极和辅助电极，并组装成电解池体系；

2)使所述安装有工作电极、参比电极和辅助电极的电解池体系保持无氧环境；

3)连接电解池、电化学工作站、可调稳压电源和双刀双掷开关，并将可调稳压电源的负极与工作电极连接，正极与辅助电极连接；

4)调节可调稳压电源的输出电压对工作电极进行阴极极化，并使用电化学工作站测定其电化学阻抗谱，及获得工作电极的涂层电阻，当所述涂层电阻小于或等于10⁶Ω.cm²，确定达到涂层腐蚀终点。

本发明中所使用的工作电极材质选用作为金属包装材料的彩印铁。通常作为工作电极，在使用之前用酒精清洗其表面，除去表面的油渍和杂质。

本发明中所述参比电极采用固体甘汞参比电极或固体Ag/AgCl参比电极；所述辅助电极采用铂片电极、镀铂钛网电极、不锈钢片或石墨片电极。在使用参比电极之前需要对其进行校正，本发明中所使用的参比电极利用常规的校正方法校正即可；在使用辅助电极之前需要对其进行抛光处理，通常利用砂纸打磨除去表面的氧化物。本领域技术人员可根据待检测的金属包装材料的不同以及电解液的不同选择合适类型的辅助电极以及参比电极，只要能够满足待检测金属包装材料的耐腐蚀性检测需要即可。

在本发明的技术方案中，调节可调稳压电源的输出电压在-4V至-10V范围内进行阴极极化。通常，金属饮料罐腐蚀过程依次会经历涂层渗水、金属基底腐蚀、涂层鼓泡开裂、腐蚀扩展等几个具有腐蚀电化学特征的阶段，电化学极化会减慢或加速腐蚀进程。初步实验表明，-1.0V左右的阴极极化会产生阴极保护作用，减缓金属腐蚀过程；而-3V或者比该值更负的电位区间，由于阳离子渗透、析氢和氧还原等阴极过程会加速涂层劣化失效，从而加速金属罐体的腐蚀过程。

在本发明的技术方案中，在电化学工作站测定其电化学阻抗谱的过程中，设置正弦波扰动信号起始频率为99KHz，终止频率为9mHz，扰动电位为5-30mV。

根据本发明的具体实施方式，通过一次或多次重复进行电化学阴极极化和电化学阻抗测量实现涂层电阻小于或等于10⁶Ω.cm²。腐蚀过程进展程度取决于腐蚀区域和腐蚀强度，相比较于腐蚀面积和腐蚀点数量方法，采用涂层电阻下降到10⁶Ω.cm²作为腐蚀寿命终点判据更为合理和准确。