金屬包裝材料的腐蝕失效過程和腐蝕檢測.pdf

1、金屬包裝材料其缺點(diǎn)之一就是容易發(fā)生腐蝕，其腐蝕機(jī)制尚未探明，而金屬包裝實(shí)罐產(chǎn)品的腐蝕檢測也存在困難。本文針對(duì)金屬包裝材料鍍錫薄鋼板在功能飲料和氯化鈉溶液中的腐蝕實(shí)效過程與機(jī)制以及金屬包裝實(shí)罐的腐蝕檢測而開展的。
　　采用電化學(xué)阻抗譜技術(shù)，結(jié)合掃描電鏡（SEM）、能量散射X射線譜（EDS）、X射線光電子能譜（XPS）、掃描探針顯微鏡（SPM）等表面分析技術(shù)，研究了鍍錫薄鋼板平板試樣在功能飲料和氯化鈉溶液中的腐蝕行為并探討了腐蝕機(jī)制。

2、結(jié)果表明，兩者腐蝕機(jī)制完全不同。在功能飲料中主要是有機(jī)酸對(duì)鍍錫薄鋼板的腐蝕，鍍錫薄鋼板在功能飲料中浸泡24天后其表面的腐蝕產(chǎn)物膜由外層的富錫層和內(nèi)層的富鐵層組成，XPS結(jié)果表明其成分主要是Sn(II)/Sn(IV)與檸檬酸陰離子及Fe(III)與檸檬酸陰離子組成的化合物；而在氯化鈉溶液中主要是對(duì)鍍錫層缺陷處暴露的基底金屬碳鋼的腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物主要是γ-FeOOH。
　　根據(jù)涂覆鍍錫薄鋼板在氯化鈉溶液和功能飲料中的EIS特征和EN特

3、征，利用低頻阻抗模值和噪聲電阻值評(píng)價(jià)了涂覆鍍錫薄鋼板的耐蝕性能，并探討了涂覆鍍錫薄鋼板在氯化鈉溶液和功能飲料中的腐蝕機(jī)制。結(jié)果表明，其腐蝕過程主要分為涂層的潤濕和涂層下金屬的腐蝕兩個(gè)階段，而潤濕過程通常只有幾天。
　　發(fā)展了快速評(píng)價(jià)涂層失效程度的方法，提出了利用電化學(xué)阻抗譜（EIS）中Bode圖中頻區(qū)（1—100Hz）阻抗模值的變化率為切入點(diǎn)，提取特征參數(shù)p作為表征涂層失效程度的參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可以用來快速評(píng)價(jià)有機(jī)涂層的失

4、效程度而無需建立等效電路模型。
　　研制了適用于飲料金屬包裝實(shí)罐腐蝕檢測的電化學(xué)傳感器，并對(duì)不同實(shí)罐進(jìn)行了EIS和電化學(xué)噪聲（EN）檢測。采用電感耦合離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）技術(shù)檢測實(shí)罐容器中的金屬離子含量，結(jié)果表明隨著服役期的延長，飲料實(shí)罐中的金屬離子Fe和Sn的含量增加，而EIS和EN結(jié)果表明隨著服役期的延長，涂層電阻、電荷轉(zhuǎn)移電阻、噪聲電阻則不斷減小，表明腐蝕引發(fā)了離子的溢出，ICP-MS結(jié)果與電化學(xué)參數(shù)具有直接的關(guān)聯(lián)性。

5、研究結(jié)果表明，研制的傳感器可以用于實(shí)罐耐蝕性能檢測，并為評(píng)估金屬包裝產(chǎn)品的貨架壽命提供科學(xué)依據(jù)。
　　將混沌分析引入了電化學(xué)噪聲的數(shù)據(jù)分析之中，并針對(duì)304不銹鋼、316L不銹鋼、涂覆鍍錫薄鋼板腐蝕過程的電化學(xué)電位噪聲進(jìn)行了初步分析。結(jié)果表明：利用電位噪聲的關(guān)聯(lián)維數(shù)可以判斷腐蝕類型，局部腐蝕對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)維數(shù)較大而鈍化過程對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)維數(shù)較小。
　　本文的部分工作是屬于國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（No.2011CB610505）