CN103063565B - 一种用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池，所述电解池为具有上盖、筒形侧壁、并以待检测金属包装材料为底部的密封电解池，所述电解池中有电解液，所述电解池还具有由上下玻璃板通过螺栓组接而成的底座，上玻璃板有与所述筒形侧壁相适应的螺纹通孔，所述筒形侧壁下部有外螺纹并与上玻璃板形成螺纹连接而使待检测金属包装材料位于上下玻璃板之间，且通过调整螺栓能使所述底部被固定于上下玻璃板之间；所述筒形侧壁与上盖之间为螺纹固定；所述上盖上设有电极入口、惰性气体进入口和空气排出口。所述电解池能够模拟包装材料的真实使用条件，减少检测过程系统误差，检测后的包装材料可以重新利用，并能方便快捷地更换待检测包装材料。

Description

一种用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池

技术领域

本发明涉及一种电解池，尤其涉及一种用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池。

背景技术

金属包装材料(包括经涂层或覆膜的金属包装材料)已广泛应用于食品饮料行业，例如作为各种果汁，茶饮料，牛奶，橘子罐头等产品的包装材料，其对所包装物品的耐蚀力对产品的货架寿命有重要的影响，准确地获得该耐蚀力数据，并作为制定包装物品质量控制标准的依据，能够有效减少发生保质期内的由于包装材料腐蚀引起的食品或饮料变质的情况。

目前常用的检测方法例如通过使用电化学阻抗谱法（简称EIS法）进行的检测，然而现有的电化学阻抗谱法中使用的电解池为开放式非密封电解池，如图1所示，不能用于对样片（即待检测金属包装材料）在真实工作环境（例如在除氧密封、加压、负压等环境下）中使用时的耐腐性状况进行检测，同时在存在氧气的环境中检测，空气中的氧气会加速电解液对样片的腐蚀，而且使用现有电解池时需要对待检测金属包装材料进行复杂的前处理，例如涂膜铁，需要对其样片四周漏铁区域或非检测区域进行封蜡的前处理才能保证检测的有效性，但这同时会造成系统误差以及封蜡过程出现的对金属包装材料的烫伤等问题，使得检测后的金属包装材料不能够重新利用，并且更换另一种待检测金属包装材料时必须倒掉电解液，操作极为不便。

因此如何提供一种电解池在利用电化学阻抗谱法检测金属包装材料耐腐蚀性的过程能够模拟包装材料的真实使用条件，并且不需要封蜡等前处理减少系统误差，以及检测过程不会影响包装材料的质量，能方便快捷地更换待检测包装材料成为有待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池，通过设计特定的密封电解池的结构以及电解池中各电极的位置、形状和面积，解决了现有电解池在利用电化学阻抗谱法检测金属包装材料耐腐蚀性的过程不能模拟包装材料的真实使用条件，需要复杂前处理导致系统误差大，以及前处理容易引起金属包装材料损伤，不能方便快捷地更换另一种待检测金属包装材料的问题。

本发明还提供了一种用于检测包装材料耐腐蚀性的装置，具有上述电解池，该装置能检测实际使用条件下(包括除氧密封、加压、负压)的金属包装材料耐腐蚀性，准确反映金属包装材料耐腐蚀性状况。

本发明还提供了一种检测金属包装材料耐腐蚀性的方法，利用上述用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，能够获得准确反映金属包装材料耐腐蚀性状况的数据。

本发明提供的一种用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池，所述包装材料为金属包装材料，其特征在于，所述电解池为具有上盖、筒形侧壁、并以作为工作电极的待检测金属包装材料为底部的密封电解池，所述电解池中具有电解液，对电极以及参比电极，所述电解池还具有由上下玻璃板通过螺栓组接而成的底座；其中，

上玻璃板具有与所述筒形侧壁相适应的螺纹通孔，所述筒形侧壁下部具有外螺纹并与上玻璃板形成螺纹连接而使作为电解池底部的待检测金属包装材料位于上下玻璃板之间，且通过调整螺栓能使所述底部被固定于上下玻璃板之间；

所述筒形侧壁与上盖之间为螺纹连接；

所述上盖上设有电极入口，惰性气体进入口和空气排出口。

在本发明的一个具体实施方式中，所述参比电极和对电极分别具有参比电极引线和对电极引线，所述电极入口为螺纹通孔，其中设置有电极转接装置，该电极转接装置下端螺接于该电极入口，该电极转接装置的上端设有金属参比电极柱和对电极柱，该电极转接装置下端还分别设有参比电极孔和对电极孔，所述参比电极孔和对电极孔的设置能使分别插入其中的参比电极的引线和对电极的引线与所述金属参比电极柱和对电极柱在电解池工作的情况下形成电导通。在本发明的方案中，所述金属参比电极柱和对电极柱采用注塑成型方式固定于电极转接装置的上端，且参比电极柱和对电极柱上端裸露用于与电化学工作站连接。

进一步的，所述电解池的组成还包括有气体快速接头，所述惰性气体进入口和空气排出口均为开设于上盖的螺纹通孔且能与所述气体快速接头形成螺纹连接。

进一步的，所述电解池的组成还包括有气体快速接头和实心螺丝，所述惰性气体进入口和空气排出口均为开设于上盖的螺纹通孔且能与所述气体快速接头或实心螺丝形成螺纹连接。

本发明方案中，采用具有特定结构特定的底座，以及侧壁与上盖以及底座的连接方式，使得本申请的电解池能够实现翻转而内部电解液不必倒出即可更换待检测金属包装材料(即所述底部)，使更换待检测金属包装材料的过程方便快捷，节约90%以上更换时间。同时，在联合使用气体快速接头以及实心螺丝以及电极转接装置的情况下，使得本发明的电解池不仅能方便快捷更换待检测金属包装材料，还能满足在负压或加压等条件下对待检测包装材料的耐腐蚀性进行检测使所需要的气密性以及耐压力的要求。在本发明方案中，所述气体快速接头和实心螺丝可以商购获得。

当然，为了进一步提高密封效果，本发明电解池的侧壁与上盖以及底座的连接中还可以使用密封圈。例如，在本发明的一个方案中，所述上盖的外周缘超出所述侧壁上端缘，所述筒形侧壁的上端表面设置有密封圈，且该密封圈上缘抵顶于所述上盖，通过所述筒形侧壁与上盖之间的旋紧实现所述侧壁与上盖之间的密封。

在本发明的一个实施方式中，所述待检测金属包装材料的外周缘超出所述侧壁下端缘，所述侧壁的下端表面设置有密封圈，且该密封圈下缘抵顶于所述底部，通过所述侧壁与所述底座的上玻璃板之间的旋紧实现所述侧壁与底部之间的密封。

在本发明的方案中，所述电解池的上盖与筒形侧壁均由具有可加工性的耐腐蚀材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯（又称有机玻璃）、聚四氟乙烯或聚碳酸酯等材料。所述底座的材料可与所述电解池的上盖与侧壁的材料一致。所述密封圈由耐腐蚀的橡胶材料制成。进一步的，为使电解池的检测数据更加真实反映待检测金属包装材料的耐腐蚀性能，作为电解池底部的待检测金属包装材料为平板形金属包装材料。更进一步的，所述金属包装材料为涂膜铁或金属基板，所述金属基板选自金属铁基板、镀锡基板、镀锌基板、镀铬基板和铝合金基板中的一种或多种。

本发明方案中的电解液为所述待检测金属包装材料所要包装的液态食品或非液态食品的模拟液，所述模拟液为根据所述非液态食品的化学成分配成的溶液，例如不含或含有极少量固体不溶物(不影响电解液中电子流的形成)的各种果汁，茶饮料，牛奶，橘子罐头汁以及午餐肉模拟溶液（配置的含有午餐肉中各种化学成分如蛋白质、脂类、碳水化合物、烟酸，矿物质钠和钾等的溶液）。

检测作业前，可以先使用常规的电解液对电极池的性能进行预测试，例如，使用硫酸钠溶液、氯化钠溶液等。

在本发明的具体实施方式中，为了使电解池检测金属包装材料耐腐蚀性数据更加准确，例如，可以将所述电极入口位于上盖的中心位置，所述参比电极浸入电解液中并与所述底部垂直，并且所述参比电极的下端与所述底部之间的距离至少为1mm；所述对电极为环形对电极，置于电解液中并与所述底部平行，并使所述参比电极位于其环形的中心；该环形对电极距电解液面的距离为电解液深度的1/2-2/3，且距底部的距离不大于参比电极与底部间的距离；所述工作电极的引线从所述待检测金属包装材料不与电解液接触的区域引出。例如，工作电极的引线可通过焊接或鳄鱼夹夹持的方式从所述待检测金属包装材料不与电解液接触的区域引出。

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对电极以及参比电极，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。在本发明的一个方案中，所述参比电极可以是铂电极、饱和甘汞电极、汞|硫酸亚汞电极或银|氯化银电极。进一步的，所述对电极可以为圆环形不锈钢片，所述对电极的面积设置为所述底部面积的3/4-1倍。更进一步的，所述对电极的引线可以为带有绝缘层的金属引线，所述参比电极外套设有鲁金毛细管。当所述参比电极外套设有鲁金毛细管时，参比电极的下端与所述底部之间的距离设置为所述鲁金毛细管的下端与所述底部之间的距离至少为1mm。

本发明方案中通入的惰性气体可以是食品饮料包装过程通常使用的惰性气体，例如可以是高纯（99.99v/v%以上）的氮气或氩气等，只要能够保证检测过程中整个电解池内部处于基本无氧的状态（即除氧密封的惰性气体环境），或者使整个电解池内部处于加压状态，以及联合使用真空泵，使整个电解池内部处于负压状态。

本发明提供的一种用于检测包装材料耐腐蚀性的装置，所述的用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池、惰性气体提供装置、电化学工作站和空气收集装置，所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通；所述电解池与电化学工作站之间通过参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接；所述空气收集装置与电解池上盖的空气排出口连通。

在本发明的一个具体实施方式中，所述电解池的电极入口为螺纹通孔，其中设置有所述电极转接装置，所述参比电极引线经所述电极转接装置与所述电化学工作站连接，进一步的，所述对电极引线经所述电极转接装置与所述电化学工作站连接。

进一步的，所述用于检测包装材料耐腐蚀性的装置，所述的用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池、惰性气体提供装置、电化学工作站、空气收集装置和真空泵，所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，所述真空泵的进气口与电解池的空气排出口连接，所述真空泵的排气口与空气收集装置连接，所述电解池与电化学工作站之间通过参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接。

所述惰性气体提供装置上一般设有调节阀，用于调节惰性气体通入电解池速度，本领域技术人员可根据需要选择合适的速度，只要能够满足检测过程对于惰性气体环境形成时间的需要，并且能够不引起待检测金属包装材料在检测之前或检测过程中的氧化腐蚀即可。

本发明提供的一种检测金属包装材料耐腐蚀性的方法，采用所述的用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，所述电解池的电极入口为螺纹通孔，其中设置有所述电极转接装置，包括：

螺接气体快速接头于惰性气体进入口和空气排出口；

将所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，将所述空气收集装置与电解池上盖的空气排出口连通，将所述电解池的参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接至所述电化学工作站，所述参比电极引线和对电极引线通过所述电极转接装置与所述电化学工作站连接；

向所述电解池中通入惰性气体，将所述电解池中的空气排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境；

利用所述电化学工作站，根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值。

进一步的，本发明提供的检测金属包装材料耐腐蚀性的方法，采用所述的用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，所述电解池的电极入口为螺纹通孔，其中设置有所述电极转接装置，包括：

螺接气体快速接头于惰性气体进入口和空气排出口；

将所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，将所述空气收集装置与电解池上盖的空气排出口连通，将所述电解池的参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接至所述电化学工作站，所述参比电极引线和对电极引线通过所述电极转接装置与所述电化学工作站连接；

向所述电解池中通入惰性气体，将所述电解池中的空气排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境后，将所述空气排出口处的气体快速接头用实心螺丝替换，继续向所述电解池通入惰性气体使电解池中形成加压环境；

利用所述电化学工作站，根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值。

进一步的，本发明提供的检测金属包装材料耐腐蚀性的方法，采用所述的用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，包括：

螺接气体快速接头于惰性气体进入口和空气排出口；

将所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，所述真空泵的进气口与电解池的空气排出口连接，所述真空泵的排气口与空气收集装置连接，将所述电解池的参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接至所述电化学工作站；

向所述电解池中通入惰性气体，将所述电解池中的空气通过真空泵排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境后，将所述惰性气体进入口处的气体快速接头用实心螺丝替换，继续用真空泵抽取电解池中惰性气体使电解池中形成负压环境；

利用所述电化学工作站，根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值。

进一步的，在本发明的一个具体实施方式中，所述电解池的电极入口为螺纹通孔，其中设置有所述电极转接装置，所述参比电极引线经和对电极引线通过所述电极转接装置与所述电化学工作站连接。

在本发明的使用电化学阻抗谱法检测金属包装材料耐腐蚀性过程中，本领域技术人员可根据所要检测的金属包装材料的不同，以及电解液的不同，选择合适的参数（例如合适频率的正弦波扰动信号，以及正弦波扰动电位，正弦波扰动时间等）来进行电化学阻抗值检测，这对本领域技术人员来说是常规的技术。

本发明提供的一种用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池、装置和方法具有以下优点：

1）无需对待检测金属包装材料进行复杂的前处理，直接进行测试即可，降低了系统误差，同时避免了对待检测金属包装材料不必要的损伤，如封蜡过程中的烫伤，使得检测后的金属包装材料没有损伤可以重复利用。

2）由于检测后的金属包装材料没有损伤，因此本发明提供的电解池也可以重新利用，即在不更换待检测金属包装材料的情况下，对其在不同种类的电解液中的耐腐蚀性进行检测，进而获得待检测金属包装材料对不同电解液的耐腐蚀性能，减小检测过程的系统误差。

3）本发明提供的电解池中各电极的位置、形状和面积的设置，以及在参比电极外套设鲁金毛细管均可提高所述电解池的检测准确性。

4）由于本发明电解池在充有惰性气体的封闭环境下工作，并且可直接使用与待检测金属包装材料所要包装的液体物质或固体物质具有相同化学成分的模拟溶液作为电解液，因此能够模拟待检测金属包装材料实际使用时的环境，获得待检测金属包装材料对实际所要包装的液体物质或固体物质的耐腐蚀力的真实数据。

5)本发明提供的电解池采用所述电极转接装置，可以方便的更换对电极和参比电极，并且能更好的将对电极和参比电极固定在上盖上，同时联合使用气体快速接头能提供具有良好的气密性的电解池，相比一般的通过胶固定的参比电极、对电极、惰性气体进入管和空气排出管的电解池更适合在负压或加压条件下使用。

6）进一步的，由于使用电极转接装置和气体快速接头，以及螺栓固定的筒形侧壁与上盖，以及螺栓固定的筒形侧壁与底座的上玻璃板，在检测完成后，可以将电解池翻转，将已检测的金属包装材料从底座上设置的间隙抽出以更换下一个待检测包装材料，而不需要将电解液倒出，使更换待检测包装材料方便快捷。

附图说明

图1为本发明电解池的立体图；

图2为本发明电解池的剖面图；

图3为本发明图2电解池的Q区的放大图；

图4A为本发明电极转接装置的俯视图，图4B为本发明电极转接装置的立体图；

图5为本发明电解池的底座的立体图；

图6A为本发明电解池的底座的A-A图，图6B为本发明电解池的底座的B-B图。

符号的说明：

1:对电极引线，2:参比电极引线，3:惰性气体进入口，4:空气排出口，5:对电极，6:参比电极，7:电极入口，8:筒形侧壁，9：底座，10：螺栓，11:底部，12:上盖，13：气体快速接头，14：电极转接装置，15：电极转接装置的上端，16：电极转接装置的下端，17：对电极柱，18：参比电极柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但以下实施例不能理解为对本发明的可实施范围的限定，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：除氧密封条件下检测用于番茄酱汁的涂膜铁的耐腐蚀性

使用本发明一种用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，该装置包括电化学工作站，氮气罐，空气收集装置以及电解池。

1）使用本实施例提供的电解池进行涂膜铁耐腐蚀性能检测

本实施例提供的电解池(如图1-3所示)，为具有上盖12、筒形侧壁8、并以作为工作电极的待检测涂膜铁样片为底部11的密封电解池，所述电解池中具有电解液(即番茄酱汁)，所述电解池还具有由上下玻璃板通过螺栓组接而成的底座9；如图5-6B所示，上玻璃板具有与所述筒形侧壁8相适应的螺纹通孔，所述筒形侧壁8下部具有外螺纹并与上玻璃板形成螺纹连接而使作为电解池底部11的待检测金属包装材料位于上下玻璃板之间，且通过调整螺栓能使所述底部11被固定于上下玻璃板之间；所述筒形侧壁8与上盖12之间为螺栓连接；所述上盖12设有电极入口7，惰性气体进入口3和空气排出口4。

所述电极入口7为螺纹通孔，其中设置有电极转接装置14，如图3，图4A和图4B所示，该电极转接装置14下端螺接于该电极入口7，该电极转接装置14的上端15设有金属参比电极柱18和对电极柱17，该电极转接装置14的下端16还分别设有参比电极孔和对电极孔(未显示)，所述参比电极孔和对电极孔的设置能使分别插入其中的参比电极6和对电极5与所述金属参比电极柱18和对电极柱17在电解池工作的情况下形成电导通。金属参比电极柱18和对电极柱17采用注塑成型方式固定于所述电极转接装置的上端15，上端15的参比电极柱18和对电极柱17上端裸露用于与电化学工作站连接。

所述电解池的组成还包括有气体快速接头13，所述惰性气体进入口3和空气排出口4均为开设于上盖的螺纹通孔且能与所述气体快速接头13形成螺纹连接

参比电极6（饱和甘汞电极）入口位于上盖12的中心位置，参比电极6浸入电解液中并与所述底部11垂直，并且所述参比电极6的下端与所述底部11之间的距离至少为1mm；所述对电极5（环形不锈钢片）入口位于上盖12的中心位置一侧，所述对电极5置于电解液中并与所述底部11平行，并使所述参比电极6位于其环形的中心；该环形对电极5距电解液面的距离为电解液深度的1/2，且距底部11的距离不大于参比电极6下端与底部11间的距离.

2）样片和标准片的准备

将涂膜铁剪裁为其外周缘超出所述侧壁下端缘的样片，用酒精清洗，去除表面油渍以及杂物，然后用蒸馏水清洗和干燥，在样片边部焊接引线后作为工作电极，使得工作电极引线可以从所述待检测涂膜铁样片不与电解液接触的区域，通过该工作电极引线出口引出；

使用已知耐腐蚀性为5×10⁸欧姆·厘米²的涂膜铁作为标准片，将其剪裁为超出所述侧壁下端缘的标准片，用酒精清洗，去除表面油渍以及杂物，然后用蒸馏水清洗和干燥，在标准片边部焊接引线后作为工作电极，使得工作电极引线可以从所述待检测涂膜铁标准片不与电解液接触的区域，通过该工作电极引线出口引出。

3）检测过程包括：螺接气体快速接头13于惰性气体进入口3和空气排出口4；

将氮气罐与电解池上盖12的惰性气体进入口3连通，将所述空气收集装置与电解池上盖12的空气排出口4连通，将所述电解池的工作电极引线与所述电化学工作站连接；参比电极引线2经参比电极柱18、对电极引线1经对电极柱17分别与所述电化学工作站连接；

向所述电解池中通入高纯（99.99v/v%以上）氮气，将所述电解池中的空气排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境(即基本无氧的状态)；

利用所述电化学工作站，根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值，包括：根据工作电极的面积（即所述筒形侧壁的底面积），参比电极类型和参比电位，设置正弦波扰动信号起始频率为99kHz，正弦波扰动信号终止频率为9mHz，设置正弦波扰动电位幅值为10mV，检测10-15分钟，采集数据。

所述电解池的侧壁和上盖的材料均为商购聚四氟乙烯板，所述番茄酱为超市商品。

检测完涂膜铁样片后，将电解池翻转，拧松底座抽出该涂膜铁样片，将涂膜铁标准片插入、旋紧、放正后，即可进行测试。使用涂膜铁标准片作为工作电极时的检测过程与上述待检测涂膜铁样片的检测过程相同。

4）数据采集

按设定好的参数分别对涂膜铁样片和涂膜铁标准片的耐腐蚀力进行检测，采集到电化学阻抗值为：

5）结论

标准片为经过实践证明的适合包装的番茄酱的包装材料，其在番茄酱商品保质期内对番茄酱具有良好的耐腐蚀性能，即在番茄酱商品保质期内该标准片的电化学阻抗值的衰减经证实能够满足包装番茄酱的需求，由上表结果可以看出，本实施例的电解池测出的标准片的耐腐蚀性与标准片已知的腐蚀性基本一致，说明本发明的电解池具有较高的准确性；同时根据涂膜铁标准片在番茄酱商品保质期内的电化学阻抗值的衰减量可以估计所述起始电化学阻抗值为4×10⁸欧姆·厘米²的涂膜铁样片是否可以作为番茄酱的包装材料，由于在测试过程模拟涂膜铁的真实使用条件，所测得的涂膜铁的耐腐蚀性数据即为其实际使用时的耐腐蚀性数据，并且检测耐腐蚀性后的涂膜铁表面没有任何腐蚀出现，可重复利用，并且电解液不必倒出即可更换待检测金属包装材料(即所述底部)，使更换待检测包装材料方便快捷，能够节约更换时间90%以上。

实施例2：加压条件下检测用于包装梨汁的涂膜铁的耐腐蚀性

使用本发明一种用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，该装置包括电化学工作站，氮气罐，空气收集装置以及电解池。

1）使用本实施例提供的电解池进行涂膜铁耐腐蚀性能检测

本实施例提供的电解池与实施例1电解池基本相同，除了所述上盖12的外周缘超出所述侧壁8上端缘，所述筒形侧壁8的上端表面设置有密封圈(未显示)，且该密封圈上缘抵顶于所述上盖12，通过所述筒形侧壁8与上盖12之间的旋紧实现所述侧壁8与上盖12之间的密封。

另一密封圈(未显示)设置于所述筒形侧壁下端表面且该密封圈下缘抵顶于所述底部11，通过所述筒形侧壁8与底座9的上玻璃板之间的旋紧实现所述侧壁8与底部11之间的密封。

参比电极6（银|氯化银电极）入口位于上盖12的中心位置，参比电极6浸入电解液中并与所述底部11垂直，并且所述参比电极6的下端与所述底部之间的距离至少为1mm；所述对电极5置于电解液中并与所述底部11平行，并使所述参比电极6位于其环形的中心；该环形对电极5距电解液面的距离为电解液深度的1/2，且距底部11的距离不大于参比电极6下端与底部11间的距离。

2）样片和标准片的准备

涂膜铁样片和标准片的准备，同实施例1，该涂膜铁标准片的已知耐腐蚀性为5×10⁸欧姆·厘米²。

3）检测过程包括：螺接气体快速接头13于惰性气体进入口3和空气排出口4；

将氮气罐与电解池上盖12的惰性气体进入口3连通，将所述空气收集装置与电解池上盖12的空气排出口4连通，将所述电解池的工作电极引线与所述电化学工作站连接，参比电极引线2经参比电极柱18、对电极引线1经对电极柱17分别与所述电化学工作站连接；

向所述电解池中通入高纯（99.99v/v%以上）氮气，将所述电解池中的空气排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境(即基本无氧的状态)后；将所述空气排出口4处的气体快速接头13用实心螺丝替换，继续向所述电解池通入氮气使电解池中形成加压环境；

根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值的过程同实施例1。

所述高纯氮气以及密封圈均为商购产品，密封圈可以为橡胶密封圈，所述电解池的侧壁和上盖的材料均为有机玻璃，所述梨汁均可以商购获得。

检测完涂膜铁样片后，将电解池翻转，拧松底座抽出该涂膜铁样片，将涂膜铁标准片插入、旋紧、放正后，即可进行测试。使用涂膜铁标准片作为工作电极时的检测过程与上述待检测涂膜铁样片的检测过程相同。

4）数据采集

按设定好的参数分别对涂膜铁样片和涂膜铁标准片的耐腐蚀力进行检测，采集到电化学阻抗值为：

5）结论

本实施例的电解池能够满足加压条件下由于标准片为经过实践证明的适合包装梨汁的包装材料，其在梨汁商品保质期内对梨汁具有良好的耐腐蚀性能，即在梨汁商品保质期内该标准片的电化学阻抗值的衰减经证实能够满足包装梨汁的需求，由上表结果可以看出，本实施例的电解池测出的标准片的耐腐蚀性与标准片已知的腐蚀性基本一致，说明本发明的电解池具有较高的检测准确性；同时根据涂膜铁标准片在梨汁商品保质期内的电化学阻抗值的衰减量可以估计所述起始电化学阻抗值为3×10⁸欧姆·厘米²的涂膜铁样片是否可以作为梨汁的包装材料，由于在测试过程模拟涂膜铁的真实使用条件，所测得的涂膜铁的耐腐蚀性数据即为其实际使用时的耐腐蚀性数据，并且检测耐腐蚀性后的涂膜铁表面没有任何腐蚀出现，可重复利用，并且电解液不必倒出即可更换待检测金属包装材料(即所述底部)，使更换待检测包装材料方便快捷，能够节约更换时间95%以上。

实施例3：负压条件下检测用于橘子罐头汁的金属铁基板的耐腐蚀性

使用本发明一种用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，该装置包括如图1所示的电解池、氮气罐、电化学工作站、空气收集装置和真空泵，所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，所述真空泵的进气口与电解池的空气排出口连接，所述真空泵的排气口与空气收集装置连接，所述电解池与电化学工作站之间通过参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接。

1）使用本实施例提供的电解池进行涂膜铁耐腐蚀性能检测

本实施例提供的电解池同实施例2相同。除了，参比电极6（汞|硫酸亚汞电极）入口位于上盖12的中心位置，所述参比电极6外套设有鲁金毛细管，参比电极6浸入电解液中并与所述底部11垂直，并且所述参比电极6的下端与所述底部11之间的距离至少为1mm；所述对电极5置于电解液中并与所述底部11平行，并使所述参比电极6位于其环形的中心；该环形对电极5距电解液面的距离为电解液深度的2/3，且距底部的距离不大于参比电极与底部间的距离；所述对电极引线为带有绝缘层的金属引线，所述对电极的面积设置为所述底部面积的3/4-1倍。

2）样片和标准片的准备

将铁基板样片和标准片的准备，同实施例1，已知铁基板标准片的耐腐蚀性为1×10³欧姆·厘米²。

3）检测过程包括：螺接气体快速接头13于惰性气体进入口3和空气排出口4；

将氮气罐与电解池上盖12的惰性气体进入口3连通，所述真空泵的进气口与电解池的空气排出口4连接，所述真空泵的排气口与空气收集装置连接，将所述电解池的工作电极引线与所述电化学工作站连接；参比电极引线2经参比电极柱18、对电极引线1经对电极柱17分别与所述电化学工作站连接；

向所述电解池中通入高纯（99.99v/v%以上）氮气，将所述电解池中的空气通过真空泵排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境(即基本无氧的状态)后；将所述惰性气体进入口处3处的气体快速接头13用实心螺丝替换，继续用真空泵抽取电解池中惰性气体使电解池中形成负压环境；

根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值的过程同实施例1。

所述高纯氮气以及密封圈均为商购产品，密封圈为橡胶密封圈，所述电解池的侧壁和上盖的材料均为有机玻璃，所述橘子罐头均可以商购获得。

检测完铁基板样片后，将电解池翻转，拧松底座抽出该铁基板样片，将铁基板标准片插入、旋紧、放正后，即可进行测试。使用铁基板标准片作为工作电极时的检测过程与上述待检测铁基板样片的检测过程相同。

3）数据采集

按设定好的参数分别对铁基板样片和铁基板标准片的耐腐蚀力进行检测，采集到电化学阻抗值为：

4）结论

由于标准片为经过实践证明的适合包装橘子罐头的包装材料，其在橘子罐头商品保质期内对橘子罐头具有良好的耐腐蚀性能，即在橘子罐头商品保质期内该标准片的电化学阻抗值的衰减经证实能够满足包装橘子罐头的需求，由上表结果可以看出，本实施例的电解池测出的标准片的耐腐蚀性与标准片已知的腐蚀性基本一致，说明本发明的电解池具有较高的准确性；同时根据铁基板标准片在橘子罐头商品保质期内的电化学阻抗值的衰减量可以估计所述起始电化学阻抗值为2×10³欧姆·厘米²的铁基板样片是否可以作为橘子罐头的包装材料，由于在测试过程模拟铁基板的真实使用条件，所测得的铁基板的耐腐蚀性数据即为其实际使用时的耐腐蚀性数据，并且检测耐腐蚀性后的铁基板表面没有任何腐蚀出现，可重复利用，并且电解液不必倒出即可更换待检测金属包装材料(即所述底部)，使更换待检测包装材料方便快捷，能够节约更换时间93%以上。

Claims (10)

1.一种用于检测包装材料耐腐蚀性的电解池，所述包装材料为金属包装材料，其特征在于，所述电解池为具有上盖、筒形侧壁、并以作为工作电极的待检测金属包装材料为底部的密封电解池，所述电解池中具有电解液，对电极以及参比电极，所述电解池还具有由上下玻璃板通过螺栓组接而成的底座；其中，

上玻璃板具有与所述筒形侧壁相适应的螺纹通孔，所述筒形侧壁下部具有外螺纹并与上玻璃板形成螺纹连接而使作为电解池底部的待检测金属包装材料位于上下玻璃板之间，且通过调整螺栓能使所述底部被固定于上下玻璃板之间；

所述筒形侧壁与上盖之间为螺纹连接；

所述上盖上设有电极入口，惰性气体进入口和空气排出口；

所述电极入口为螺纹通孔，其中设置有电极转接装置，该电极转接装置下端螺接于该电极入口，该电极转接装置的上端设有金属参比电极柱和对电极柱，该电极转接装置下端还分别设有参比电极孔和对电极孔，所述参比电极孔和对电极孔的设置能使分别插入其中的参比电极的引线和对电极的引线与所述金属参比电极柱和对电极柱在电解池工作的情况下形成电导通；

所述电解池的组成还包括有气体快速接头和实心螺丝，所述惰性气体进入口和空气排出口均为开设于上盖的螺纹通孔且能与所述气体快速接头或实心螺丝形成螺纹连接；

所述电极入口位于上盖的中心位置，所述参比电极浸入电解液中并与所述底部垂直，并且所述参比电极的下端与所述底部之间的距离至少为1mm；

所述对电极为环形对电极，置于电解液中并与所述底部平行，并使所述参比电极位于其环形的中心；该环形对电极距电解液面的距离为电解液深度的1/2-2/3，且距底部的距离不大于参比电极与底部间的距离；所述工作电极的引线从所述待检测金属包装材料不与电解液接触的区域引出。

2.根据权利要求1所述的电解池，其特征在于，作为电解池底部的待检测金属包装材料为平板形金属包装材料，所述金属包装为涂膜金属基板或金属基板，所述金属基板选自金属铁基板、镀锡基板、镀锌基板、镀铬基板和铝合金基板中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的电解池，所述上盖、筒形侧壁以及底座由聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚碳酸酯制成。

4.根据权利要求1所述的电解池，其特征在于，所述电解池中的电解液为所述待检测金属包装材料所要包装的液态食品或非液态食品的模拟液，所述模拟液为根据所述非液态食品的化学成分配成的溶液。

5.一种用于检测包装材料耐腐蚀性的装置，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的电解池、惰性气体提供装置、电化学工作站和空气收集装置，所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通；所述电解池与电化学工作站之间通过参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接；所述空气收集装置与电解池上盖的空气排出口连通。

6.一种用于检测包装材料耐腐蚀性的装置，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的电解池、惰性气体提供装置、电化学工作站、空气收集装置和真空泵，所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，所述真空泵的进气口与电解池的空气排出口连接，所述真空泵的排气口与空气收集装置连接，所述电解池与电化学工作站之间通过参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接。

7.一种检测金属包装材料耐腐蚀性的方法，其特征在于，采用权利要求5所述的用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，其中所述电解池的电极入口为螺纹通孔，设置有所述电极转接装置，所述方法包括：

螺接气体快速接头于惰性气体进入口和空气排出口；

将所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，将所述空气收集装置与电解池上盖的空气排出口连通，将所述电解池的参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接至所述电化学工作站，其中所述参比电极引线和对电极引线通过所述电极转接装置连接至所述电化学工作站；

向所述电解池中通入惰性气体，将所述电解池中的空气排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境；

利用所述电化学工作站，根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值。

8.一种检测金属包装材料耐腐蚀性的方法，其特征在于，采用权利要求5所述的用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，其中所述电解池的电极入口为螺纹通孔，设置有所述电极转接装置，所述方法包括：

螺接气体快速接头于惰性气体进入口和空气排出口；

将所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，将所述空气收集装置与电解池上盖的空气排出口连通，将所述电解池的参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接至所述电化学工作站，其中所述参比电极引线和对电极引线通过所述电极转接装置连接至所述电化学工作站；

向所述电解池中通入惰性气体，将所述电解池中的空气排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境后，将所述空气排出口处的气体快速接头用实心螺丝替换，继续向所述电解池通入惰性气体使电解池中形成加压环境；

利用所述电化学工作站，根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值。

9.一种检测金属包装材料耐腐蚀性的方法，其特征在于，采用权利要求6所述的用于检测包装材料耐腐蚀性的装置进行检测，包括：

螺接气体快速接头于惰性气体进入口和空气排出口；

将所述惰性气体提供装置与电解池上盖的惰性气体进入口连通，所述真空泵的进气口与电解池的空气排出口连接，所述真空泵的排气口与空气收集装置连接，将所述电解池的参比电极引线、对电极引线以及工作电极引线连接至所述电化学工作站；

向所述电解池中通入惰性气体，将所述电解池中的空气通过真空泵排出到所述空气收集装置中，使所述电解池中形成惰性气体环境后，将所述惰性气体进入口处的气体快速接头用实心螺丝替换，继续用真空泵抽取电解池中惰性气体使电解池中形成负压环境；

利用所述电化学工作站，根据电化学阻抗谱法获得所述待检测金属包装材料的电化学阻抗值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在用于检测包装材料耐腐蚀性的装置中，所述电解池的电极入口为螺纹通孔，设置有所述电极转接装置；

所述参比电极引线和对电极引线通过所述电极转接装置连接至所述电化学工作站。