CN103630094A - 带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法，包括：选择两种包含磷、钙、钛、钡或铯元素且不与无铬涂层液反应的水溶性化合物添入无铬涂层液中制成涂膜层基准样本；用射线激发两种水溶性化合物以获得特征光谱，具有强特征光谱的水溶性化合物确定的涂膜层厚度作为实际膜厚度，具有弱特征光谱的水溶性化合物确定的涂膜层厚度作为测量膜厚度，它们之差作为厚度校正值；拟合数据得出校正函数表达式；将具有弱特征光谱的水溶性化合物添加到无铬涂层液中制成涂膜层，利用在线检测装置发射的射线来激发该水溶性化合物以便获得测量膜厚度；以及将获得的测量膜厚度代入校正函数表达式得到厚度校正值，则实际膜厚度为测量膜厚度与厚度校正值之和。

Description

带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法

技术领域

本发明涉及一种测量带钢表面的薄膜厚度的方法，特别涉及一种带钢表面上无铬涂层膜的厚度测定方法。

背景技术

在环境保护日益关注和无铬绿色产品的呼声越来越强的情况下，在世界上的主要钢厂都积极开发无铬涂层来替代铬酸盐涂层。

把无铬涂层运用在带钢表面是相当困难的，因为良好的方法和标准去制备无铬涂层液和检测无铬涂层膜厚度；尤其是大尺寸的电动机，大量的分层带钢板被堆积在一起，一个复合或叠层组合钢材的涂膜层厚度不均匀将导致整个堆栈的层合板的厚度不均匀。因此，如何精确的检测涂膜的厚度和如何优化应用涂膜层都是在生产带钢无铬涂层膜过程中的严峻挑战。

在涂膜层厚度的在线检测情况下，以前经常使用检查特征元素的射线检查方法。或者使用X射线荧光汇入执行在线或离线检测。然而，在这些检测方法中，包含一些特征元素的一种涂层液是必需的，例如铬当它被受激时，很容易发出一种X射线荧光，这个元素的内容必须是不变的。因此，只有极少数的涂膜层的厚度可以通过这些方法被检测出来，每一组的检测装置表只能检测到一种特征元素，所以只能是一种类型涂膜层的厚度。为了生产不同涂膜层的各种样式，必须配备多组厚度检测装置器，然而对于大规模生产这是不方便的。即使一个类型的涂膜层保持不变，不同批次的涂膜层成份的相对差异在检测结果中仍旧有一个不可忽略的影响。无铬涂层膜中不存在特征元素铬，所以这些方法在线检测中是无用的。

如今，无铬涂膜层的厚度常常通过离线膜厚度检测装置器被检测。这种探测仪主要应用电涡流原理进行检测。这需要样本从一个钢带的头端到尾端，在工作边、中央侧和从动侧多个点测量厚度，然后所有测量需要做一个平均作为这个带钢整个涂膜层的厚度。这些方法的优点在于，它可方便地进行多点测量，然而，在这些方法中，它需要一个典型的示例。此外，因为在脱线检测系统本身和膜厚参考数据都具有相当大的误差，这不可能实现在线监测，这些方法不宜用在钢带制造业中，通过连续回火炉，很容易带来一个不均匀的薄膜带。

因此，提供一种带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法成为业内急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法，其能够通过在线检测及时探测膜厚度并优化涂层工艺。

根据本发明的方法，将弱特征元素添加到无铬涂层液体，获得校正函数，进一步获得涂膜的厚度，其中，弱特征元素对涂膜的粘合性、防腐和环保性能没有影响。

根据本发明的方案，提供一种带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法，包括：(1)、选择两种包含磷、钙、钛、钡或铯元素且不与无铬涂层液反应的水溶性化合物；(2)、将所选的两种水溶性化合物添加到无铬涂层液中并搅拌均匀制成涂膜层基准样本；(3)、利用离线膜厚检测装置发射的射线分别激发涂膜层基准样本中所添加的两种水溶性化合物以便获得特征光谱，由所添加的两种水溶性化合物中具有较强特征光谱的水溶性化合物确定的涂膜层厚度作为实际膜厚度，由所添加的两种水溶性化合物中具有较弱特征光谱的水溶性化合物确定的涂膜层厚度作为测量膜厚度，将实际膜厚度和测量膜厚度之差作为厚度校正值，通过多次这样操作，获得对应于多个测量膜厚度的多个厚度校正值；(4)、通过拟合步骤(3)获得的测量膜厚度和厚度校正值得出测量膜厚度与厚度校正值之间的校正函数表达式；(5)、在生产过程中，将具有较弱特征光谱的水溶性化合物添加到无铬涂层液中制成带钢表面无铬涂膜层，利用在线涂膜层厚度检测装置发射的射线来激发带钢表面无铬涂膜层中所添加的具有较弱特征光谱的水溶性化合物以便获得测量膜厚度；以及(6)、将步骤(5)获得的测量膜厚度代入校正函数表达式得到厚度校正值，则实际膜厚度为测量膜厚度与厚度校正值之和。

可选地，校正函数表达式可以为：ΔA＝0.0600+0.0325h，式中ΔA为厚度校正值，h为测量膜厚度值。

优选地，具有较强特征光谱的水溶性化合物可以选用醋酸钙，具有较弱特征光谱的水溶性化合物可以选用β-甘油磷酸钠。

可替代地，本发明的实现带钢表面上的无铬涂层薄膜厚度的在线检测方法可以包括如下步骤：

步骤1、选择两种包含磷、钙、钛、钡或铯元素并且不会与无铬涂层液反应的水溶性化合物；

步骤2、把在步骤1中选择好的两种水溶性化合物添加到无铬涂层液中，搅拌使之均匀，此后，制作一种涂膜层的基准样本。

步骤3、利用离线膜厚检测装置发射的射线来分别激发这两种水溶性化合物，获得特征光谱，然后得到参考膜样品的厚度。利用具有加强特征光谱的水溶性化合物确定的涂膜层厚度被作为实际膜厚度，然而，利用具有弱化特征光谱的水溶性化合物确定的涂膜层厚度被作为测量膜厚度，实际膜厚度和测量膜厚度之间的差作为厚度校正值。通过多次这样操作，获得对应于多个测量膜厚度的多个厚度校正值，以及通过拟合那些离散数据可以获得一个在测量膜厚度和其厚度校正值之间的校正函数表达式。

步骤4、把一种具有弱化特征光谱的水溶性化合物添加到无铬涂层液中，利用在线涂膜层厚度检测装置发射的射线来激发水溶性化合物，可得到测量膜厚度。然后使用校正函数表达式得到厚度校正值，最后，实际涂膜层厚度可以从测量膜厚度和厚度校正值获得。

不与无铬涂层液体反应的水溶性化合物是β-甘油磷酸钠、醋酸钙、titaniumocene络合物、氯化钡或乙酸锶。

射线可以是X射线或γ射线。

通过用弱特征元素添加到无铬涂层液中得到一个校正函数，带钢表面无铬涂膜厚度检测方法能够通过在线检测及时探测膜厚度，能有效监测膜厚度，不断优化涂层工艺，同时，该方法用于高精度的不同类型的无铬涂层液体，并且没有对涂层膜的粘性、耐腐蚀、环保性能表现出不良影响。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是根据本发明的带钢表面无铬涂膜厚度检测方法的实施方式1的关于测量厚度与校正厚度之间的函数的曲线图。

具体实施方式

现在用特定实施例详细描述本发明，这些实施例只用于说明本发明，但并不限制本发明的范围。还应该理解为，在不离开本发明的范围和主旨的情况下，本领域技术人员可以进行各种变更或修改。任何形式的相同和类似的解决方案都涵盖在本发明权利要求的范围内。

实施例1

带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法，包括以下步骤：

步骤1、选择两种含有元素磷、钙、钛、钡或铯并且不能与无铬薄膜液体反应的水溶性化合物，在本实施方式中，水溶性化合物是β-甘油磷酸钠、醋酸钙、titaniumocene络合物、氯化钡或乙酸锶。

步骤2、把选好的两种化学物质添加到无铬涂膜液体中并且均匀搅拌，这样就制作好涂膜的基准样本。

步骤3、由离线膜厚度仪射出X射线或Y射线，去激发两种化学物质以便获得特征光谱。利用具有加强特征光谱的添加剂确定的涂膜层厚度被作为实际膜厚度H，而利用具有弱化特征光谱的添加剂确定的涂膜层厚度被作为测量膜厚度h，实际膜厚度H和测量膜厚度h之间的差作为厚度校正值ΔA。通过这样试验多次，能获得对应于测量膜厚度的许多厚度校正值；通过拟合这些离散数据可以获得实际膜厚度H和厚度校正值ΔA之间函数表达式。

步骤4、把具有弱化特征光谱的添加剂添加到无铬涂层液体中，利用在线涂层膜厚度仪发射的射线来激发该添加剂，可以获得膜厚度，然后用校正函数表达式来获得厚度校正值，最后，实际膜层厚度值可以从测量膜厚度和膜厚度校正值获得。

在该实施例中，为了制作基准膜样本，包含钙、磷元素的化学物质—即醋酸钙((CH₃COO)₂Ca.H₂O)和β-甘油磷酸钠(C₃H₇Na₂O₆P.5H₂O)—以重量百分比0.1～1％加入到无铬涂层液体中；使用离线膜厚仪检测这两种元素的特征频谱，由此获得测量膜厚度和膜厚度校正值，这些值显示在表1中。

表1

图1的曲线是基于表1的数据绘制。此后，通过拟合该曲线获得一个关于厚度修正值的函数表达式：

ΔA＝0.0600+0.0325h    (1)

在大规模无铬涂膜层的生产中，涂层膜厚度是通过利用在线膜厚度仪发射的射线激发元素P来检测，其中，上表面测得的膜厚度是3.16g/m²，而下表面测得的膜厚度是3.1g/m²。

将上表面和下表面的测量厚度分别代替h带入表达式(1)中，获得上表面和下表面的实际膜厚度分别是：3.32g/m²和3.26g/m²。

通过比较具有β-甘油磷酸钠(C₃H₇Na₂O₆P.5H₂O)的带钢的涂膜特性与不具有β-甘油磷酸钠(C₃H₇Na₂O₆P.5H₂O)的带钢的涂膜特性，可以得出结论，添加β-甘油磷酸钠(C₃H₇Na₂O₆P.5H₂O)并没有对膜的粘合性、抗腐蚀性等性能产生副作用，如表2所示。

表2

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。

Claims (3)

1.一种带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法，包括：

(1)、选择两种包含磷、钙、钛、钡或铯元素且不与无铬涂层液反应的水溶性化合物；

(2)、将所选的两种水溶性化合物添加到无铬涂层液中并搅拌均匀制成涂膜层基准样本；

(3)、利用离线膜厚检测装置发射的射线分别激发所述涂膜层基准样本中所添加的两种水溶性化合物以便获得特征光谱，由所添加的两种水溶性化合物中具有较强特征光谱的水溶性化合物确定的涂膜层厚度作为实际膜厚度，由所添加的两种水溶性化合物中具有较弱特征光谱的水溶性化合物确定的涂膜层厚度作为测量膜厚度，将实际膜厚度和测量膜厚度之差作为厚度校正值，通过多次这样操作，获得对应于多个测量膜厚度的多个厚度校正值；

(4)、通过拟合步骤(3)获得的测量膜厚度和厚度校正值得出测量膜厚度与厚度校正值之间的校正函数表达式；

(5)、在生产过程中，将所述具有较弱特征光谱的水溶性化合物添加到无铬涂层液中制成带钢表面无铬涂膜层，利用在线涂膜层厚度检测装置发射的射线来激发带钢表面无铬涂膜层中所添加的具有较弱特征光谱的水溶性化合物以便获得测量膜厚度；以及

(6)、将步骤(5)获得的测量膜厚度代入所述校正函数表达式得到厚度校正值，则实际膜厚度为测量膜厚度与厚度校正值之和。

2.如权利要求1所述的带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法，其特征在于，所述校正函数表达式为：ΔA＝0.0600+0.0325h，式中ΔA为厚度校正值，h为测量膜厚度值。

3.如权利要求1或2所述的带钢表面无铬涂膜厚度的在线检测方法，其特征在于，所述具有较强特征光谱的水溶性化合物选用醋酸钙，所述具有较弱特征光谱的水溶性化合物选用β-甘油磷酸钠。

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