CN102087262A - 一种检测搪瓷鳞爆的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种检测搪瓷鳞爆的装置，还提供了一种检测方法，以惰性电极为阳极，待测钢板为阴极，以酸溶液、去极化剂和抑制剂为电解液进行电解；当接通电源时开始计时，至观测到有气体透过钢板时记作t0，单位s；计算鳞爆指数LB，如果待测钢板为普通低碳钢，则，如果待测钢板为特殊钢，则
，其中d为待测钢板的厚度，单位mm。本发明利用电解产生原子氢，模拟搪瓷鳞爆的发生，对搪瓷的鳞爆趋势进行检测，能够准确的检测出待检测钢板制成的搪瓷是否容易鳞爆，判断该钢板是否可用于制备搪瓷。
Description
技术领域
本发明涉及搪瓷领域，具体涉及一种检测搪瓷鳞爆的装置和方法。
背景技术
搪瓷是将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体金属上并与金属牢固结合在一起的一种复合材料。搪瓷产品用途广泛应用于日常生活、医药、化工、环保等领域，有很好的物理化学性能，具有金属固有的机械强度和加工性能，又有玻璃的光滑，清洁美观，耐腐蚀、无毒等优点。
但搪瓷容易发生鳞爆现象，鳞爆是搪瓷常见的、十分严重的一种缺陷。鳞爆的形成主要是由钢板中氢的吸收、扩散、聚集和溢出引起的，氢主要来源于高温800℃～900℃搪烧时的以下化学反应：Fe+H2O→FeO+2H，C+H2O→CO+2H。搪瓷设备金属基体在烧成时，钢材处于奥式体状态，对氢有极大的溶解度，它可吸收在烧成过程中产生的大量氢，钢材在冷却过程中会产生奥式体向铁素体的相变，金属基体溶解氢的能力大幅度下降，氢在钢中的溶解度在室温时只有900℃时的千分之一，因此搪瓷制品在室温时，钢中要放出大量的氢，析出的氢聚集在钢坯与搪瓷层交界处和钢材内部的缺陷部位上，随着时间的延长，氢的浓度越来越高，压力越来越大，在搪瓷层和钢板之间能够产生100个以上的大气压，从而造成搪瓷面鳞爆。
由于氢原子的体积小，活性大，可以在钢中快速运动，这种氢对搪瓷有危害，称为有害氢，而氢分子无此特征。当这种原子氢在钢中来回活动时，若有一种陷阱(钢中的一种特殊结构)将氢原子变成氢分子，那么氢就不会使搪瓷发生鳞爆。
鳞爆的发生往往难以掌控，尤其在夏季，鳞爆给搪瓷造成严重损失，因此实际生产时需要判断搪瓷产生鳞爆的可能，目前对搪瓷的鳞爆预测没有简便有效的预测评断方法，尤其对3毫米以上的热轧板制备搪瓷时的鳞爆预测还是一个空白。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种检测搪瓷鳞爆的装置和方法，能准确的检测出搪瓷的鳞爆趋势。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种检测搪瓷鳞爆的装置，包括反应槽，反应槽以待测钢板隔开分成电解槽和检测槽，所述电解槽中阳极为惰性电极，阴极为所述待测钢板；所述检测槽中放置有氢气传感器或液体。
作为优选，所述惰性电极为Pt电极或石墨电极。
一种检测搪瓷鳞爆的方法，包括以下步骤：
以惰性电极为阳极，待测钢板为阴极，以酸溶液、去极化剂和抑制剂为电解液进行电解；当接通电源时开始计时，至观测到有气体透过所述待测钢板时记作t0，单位s；计算鳞爆指数LB，如果待测钢板为普通低碳钢，则
如果待测钢板为特殊钢，则
其中d为待测钢板的厚度，单位mm。
作为优选，所述酸溶液为H2SO4溶液。
作为优选，所述H2SO4溶液的质量浓度为5％～10％。
作为优选，所述去极化剂的质量浓度为0.2％～1.5％。
作为优选，所述去极化剂为HgCl2或HgSO4。
作为优选，所述抑制剂的质量浓度为0.2％～1.5％。
作为优选，所述抑制剂为Sb2O3或As2O3。
本发明利用一种检测搪瓷鳞爆的装置电解产生原子氢，模拟搪瓷鳞爆的发生，对搪瓷的鳞爆趋势进行检测，装置简易，能够准确的检测出待测钢板制成的搪瓷是否容易鳞爆，判断该钢板是否可用于制备搪瓷。
附图说明
图1为本发明具体实施方式所提供的检测搪瓷鳞爆装置的示意图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
请参考图1，图1为本发明具体实施方式所提供的检测搪瓷鳞爆装置的示意图。本发明提供的检测搪瓷鳞爆的装置，包括反应槽，反应槽分成电解槽和检测槽，中间以待测钢板隔开。在电解槽中阳极为惰性电极，可以选用Pt电极或石墨电极，阴极为待测钢板。
检测槽中放置有氢气传感器或液体，液体可以为油类或水，当检测槽内出现氢气时，通过氢气传感器或观察液体中产生的气泡能够检测到有氢气产生。
本发明提供的检测搪瓷鳞爆的方法包括以下步骤：
以惰性电极为阳极，待测钢板为阴极，以酸溶液、去极化剂和抑制剂为电解液进行电解，其中酸溶液优选为H2SO4溶液，质量浓度为5％～10％；去极化剂可以使阳极和阴极稳定，质量浓度为0.2％～1.5％，可以选用HgCl2或HgSO4；抑制剂可以防止氢原子组合成氢分子，抑制剂的质量浓度为0.2％～1.5％，可以选用Sb2O3或As2O3。在电解槽中H2SO4溶液电解，在抑制剂的作用下负极发生的反应为：H++e →H，由于氢分子不能穿透待测钢板进入检测槽，所以使用抑制剂使得阴极只生成氢原子，而不能生成氢分子，氢原子透过待测钢板进入检测槽后再结合生成氢分子。
电解时阴极生成氢原子，氢原子能够穿透待测钢板到另一侧；在接通电源进行电解的同时开始计时，至观测到有气体透过钢板时记作t0，可使用本发明提供的装置，在检测槽中放置有氢气传感器和液体检测氢气的生成，若是液体，则观察到有第一个气泡透过待测钢板时，记作t0，单位s。经过发明人多次实验及实际经验得出，如果待测钢板为普通低碳钢，则可计算出鳞爆指数
；如果待测钢板为特殊钢，由于特殊钢中的O、C、N、S等元素和添加的Nb、V、Ti、Er等元素能够结合，因而留有非常纯的铁素体，对于氢渗透会造成短路，能缩短氢渗透的时间，等于减薄了待测钢板的厚度，再根据多次实验可得出鳞爆指数
根据鳞爆指数的大小可以判断待测钢板制成的搪瓷是否容易鳞爆。
鳞爆指数越大，则待测钢板制成的搪瓷越不容易鳞爆，可以通过鳞爆指数对不同种类的钢板的鳞爆趋势进行比较。
实施例：
以Pt电极为阳极，待测钢板为阴极，电解液中H2SO4的质量浓度为8％，HgCl2的质量浓度为1.0％，Sb2O3的质量浓度为1.0％，检测槽中盛有油类。在接通电源进行电解的同时开始即时，至观察到检测槽内的待测钢板面上产生第一个气泡时记作t0，根据待测钢板的种类代入其相应的鳞爆指数计算式进行计算。
将不同厚度的型号为ART310的待测钢板分别作为阴极进行实验，每种钢板检测5次，t0取平均值，并根据其相应的计算式计算每种钢板的鳞爆指数，普通低碳钢的检测结果见表1：
表1对普通低碳钢进行检测的结果
| 试样 | 试样1d＝2.75mm | 试样2d＝3mm | 试样3d＝4mm | 试样4d＝3mm | 试样5d＝4mm | 试样6d＝3mm |
| t01 | 5.45 | 7.34 | 8.43 | 57.61 | 115.49 | 62.82 |
| t02 | 5.42 | 7.21 | 8.68 | 58.06 | 115.77 | 62.65 |
| t03 | 5.40 | 6.87 | 8.20 | 58.14 | 116.24 | 61.97 |
| t04 | 6.05 | 7.12 | 8.13 | 57.87 | 116.13 | 62.16 |
| t05 | 5.38 | 7.01 | 8.31 | 57.92 | 116.27 | 61.55 |
| 平均t0 | 5.54 | 7.11 | 8.35 | 57.92 | 115.98 | 62.23 |
| LB | 10.99 | 11.85 | 7.83 | 96.53 | 108.73 | 103.72 |
同时将实验中使用的各种普通低碳钢制备成双面搪瓷，可观察到试样1至试样4制备的双面搪瓷都会发生鳞爆，而试样5和试样6的普通低碳钢制备成的双面搪瓷不会发生鳞爆，经实验反复证明，通过本发明提供的计算式
计算出的普通低碳钢的鳞爆指数LB大于100时，其制成的搪瓷不会产生鳞爆，该普通低碳钢适合制备搪瓷；而LB小于100时，其制成的搪瓷会发生鳞爆，该普通低碳钢不适合制备搪瓷，大部分普通低碳钢的鳞爆指数都小于100。
特殊钢的检测结果见表1：
表2对特殊钢进行检测的结果
| 试样 | 试样1d＝4mm | 试样2d＝3mm | 试样3d＝3mm | 试样4d＝4mm | 试样5d＝5mm | 试样6d＝6mm |
| t01 | 11.41 | 9.75 | 13.30 | 12.02 | 27.45 | 37.39 |
| t02 | 11.27 | 9.25 | 10.20 | 12.20 | 26.15 | 37.16 |
| t03 | 11.31 | 9.41 | 10.13 | 12.22 | 25.38 | 37.24 |
| t04 | 11.49 | 9.52 | 10.03 | 12.37 | 25.35 | 37.44 |
| t05 | 11.42 | 9.37 | 10.00 | 12.09 | 27.20 | 37.47 |
| 平均t0 | 11.38 | 9.46 | 10.73 | 12.18 | 26.31 | 37.34 |
| LB | 67.74 | 68.22 | 77.38 | 72.50 | 135.15 | 169.73 |
同时将实验中使用的各种特殊钢制备成双面搪瓷，可观察到试样1和试样2制备的双面搪瓷都发生鳞爆，而试样1至试样6均不发生鳞爆，实验反复证明，通过本发明提供的计算式
计算出的特殊钢的鳞爆指数LB大于70时，制成的搪瓷不会产生鳞爆，该特殊钢适合制备搪瓷，大部分特殊钢的鳞爆指数都大于70；而LB小于70时，制成的搪瓷会发生鳞爆，该特殊钢不适合制备搪瓷。
以石墨为阳极，HgSO4为去极化剂，As2O3为抑制剂的其它实施方式与本实验原理相同，只要电解产生氢原子，使氢原子穿透待测钢板后生成氢气，再测出t0，通过经验计算式即能得到该待测钢板的鳞爆指数，对搪瓷是否容易鳞爆进行预测，从而判断出该钢板是否可以用来制备搪瓷。
以上对本发明所提供的一种检测搪瓷鳞爆的装置和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种检测搪瓷鳞爆的装置，其特征在于，包括反应槽，反应槽以待测钢板隔开分成电解槽和检测槽，所述电解槽中阳极为惰性电极，阴极为所述待测钢板；所述检测槽中放置有氢气传感器或液体。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惰性电极为Pt电极或石墨电极。
3.一种检测搪瓷鳞爆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
以惰性电极为阳极，待测钢板为阴极，以酸溶液、去极化剂和抑制剂为电解液进行电解；
当接通电源时开始计时，至观测到有气体透过所述待测钢板时记作t0，单位s；
计算鳞爆指数LB，如果待测钢板为普通低碳钢，则
如果待测钢板为特殊钢，则
其中d为待测钢板的厚度，单位mm。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸溶液为H2SO4溶液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述H2SO4溶液的质量浓度为5％～10％。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述去极化剂的质量浓度为0.2％～1.5％。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述去极化剂为HgCl2或HgSO4。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述抑制剂的质量浓度为0.2％～1.5％。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述抑制剂为Sb2O3或As2O3。
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