CN107655814B - 合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定合金元素对低碳钢腐蚀影响的检测方法，适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测，属于金属材料性能检测技术领域。本发明通过利用丝束电极高通量、多通道的特点对于研究梯度成分金属腐蚀差异十分有效，并通过对丝束电极丝按照元素含量分布规则排列，从而采集样品表面电化学信息，系统研究合金元素对低碳钢耐腐蚀性能的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种测定合金元素对合金腐蚀影响的检测方法，特别是涉及一种测定合金元素对低碳钢腐蚀影响的检测方法，还涉及一种合金耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，应用于金属材料性能检测技术领域。
背景技术
低碳钢被广泛用于制造各种建筑材料、容器、箱体等。但是低碳钢由于强度较低，使用受到了限制，一般通过加入适量锰、钒、钛、铌等合金元素，提高钢的强度，但是这些元素的整体加入对于低碳钢耐蚀性的影响是不可知的。如何获取合金元素的整体加入对于低碳钢耐蚀性的影响关系成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，通过利用丝束电极，多通道高通量的采集样品表面电化学信息，系统研究合金元素添加量及元素间的相互影响对低碳钢耐腐蚀性能的影响。适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测，属于金属材料性能检测技术领域。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，包括如下步骤：
a.将所含同种元素并且具有元素不同含量的金属制备成直径不大于1mm，且长度不大于5cm的一系列金属丝；
b.将在所述步骤a中制备的一系列金属丝的一端分别焊接导线，并将各金属丝的另一端分别对接多孔母头连接器，将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成金属丝阵列，然后将金属丝阵列套入PVC塑料管中，将所述PVC塑料管和绝缘模板固定连接，使金属丝阵列固定封装在PVC塑料管内，将有序紧密排列金属丝阵列用于模拟整个待测金属表面，得到丝束电极；将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，优选形成具有成分梯度排列形式的金属丝阵列；优选以C、Mn、Ti、Nb和V中的任意两种元素作为二元成分梯度分布的主要元素，形成具有二元成分梯度排列形式的金属丝阵列；进一步优选以C和Mn两种元素作为二元成分梯度分布的主要元素，形成具有两种主要元素成分梯度排列形式的金属丝阵列；优选金属丝阵列中的C元素质量百分比含量为0.1～0.25％；优选Mn元素质量百分比含量为0.1～2.5％；所述绝缘模板优选采用带有100个孔规则排列的10×10的绝缘模板；各金属丝分别优选对接多孔DB25母头连接器；优选将金属丝阵列的金属丝经砂纸逐级打磨至2000目；
c.将在所述步骤b中制备丝束电极放入质量百分比浓度不高于3.5wt.％NaCl溶液中，以饱和甘汞电极作为参比电极，利用阵列丝束电极电位电流扫描仪，进行表面电位/电流扫描，得到丝束电极表面电位与电流分布状态数据；并利用CS电化学工作站，采用三电极体系法，以饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，进行交流阻抗测试，得到丝束电极的介质电阻数据；
d.将在所述步骤c中得到的丝束电极表面电位与电流分布状态数据和丝束电极的介质电阻数据进行对比计算，得到合金元素添加量及元素间的相互影响对低碳钢耐腐蚀性能的影响关系，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明通过利用丝束电极能够有效测试微区腐蚀以及高通量多通道的特点，并通过制备合金元素规则排列的电极丝，从而能够系统全面的对比元素含量对低碳钢耐腐蚀性能的影响；
2.本发明充分利用丝束电极高通量多通道的特点，结合梯度排列成分的丝束电极，可以系统研究合金元素添加量及元素间的相互影响对低碳钢耐腐蚀性能的影响；
3.本发明通过电位电流扫描以及交流阻抗测试的结合，对样品表面的局部腐蚀电化学信息进行监测，同时利用交流阻抗确定其腐蚀机理，全面研究低碳钢中合金元素对其耐腐蚀性能的影响；
4.本发明适用于用于各种金属的腐蚀机理测试，尤其适用于低碳钢腐蚀机理测试。
附图说明
图1是本发明实施例一的按照元素成分梯度分布的丝束电极的示意图。
图2是本发明实施例一绝缘模版的穿孔形式结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，包括如下步骤：
a.将碳元素、锰元素含量不同的低碳钢通过线切割获得直径为1mm，长度为5cm的金属丝100根；其中金属丝中的C元素质量百分比含量为0.1～0.25％；Mn元素质量百分比含量为0.1～2.5％；
b.将在所述步骤a中制备的各金属丝的一端分别焊接导线，并将各金属丝的另一端分别对接多孔DB25母头连接器，将各金属丝按照碳元素、锰元素不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成金属丝阵列，然后将金属丝阵列套入PVC塑料管中，将所述PVC塑料管和绝缘模板固定连接，使金属丝阵列固定封装在PVC塑料管内，将有序紧密排列金属丝阵列用于模拟整个待测金属表面，得到丝束电极；绝缘模板是带有100个孔规则排列的10×10的绝缘模板，参见图2；PVC塑料管的内径与绝缘模板外径相等；将金属丝阵列的金属丝经砂纸逐级打磨至2000目；本实施例将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成具有成分梯度排列形式的金属丝阵列，参见图1；
c.将在所述步骤b中制备丝束电极放入质量百分比浓度为3.5wt.％NaCl溶液中，以饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，利用武汉科斯特CST520 10*10阵列丝束电极电位电流扫描仪，进行表面电位/电流扫描，得到丝束电极表面电位与电流分布状态数据；并利用CS电化学工作站，采用三电极体系法，以饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂电极为对电极，进行交流阻抗测试，得到丝束电极的介质电阻数据；
d.将在所述步骤c中得到的丝束电极表面电位与电流分布状态数据和丝束电极的介质电阻数据进行对比计算，得到合金元素添加量及元素间的相互影响对低碳钢耐腐蚀性能的影响关系，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测。
本实施例通过比较各电极丝间电信号差异对不同含量元素对低碳钢耐腐蚀性能影响进行比对，得到系统规律。本实施例所采用的丝束电极是一种能够做到多通道、高通量获得金属表面局部电化学信息的检测工具，对于研究梯度成分金属腐蚀差异十分有效。它由一系列微小电极规则排练组成，在实验中通过偶合，使整个电极呈现成一个片状电极。同时，每个电极丝的电化学信息能够得到采集。通过研究合金元素成分梯度排列的丝束电极，可以获得不同成分电极丝之间的腐蚀差异，从而得到元素对于低碳钢耐蚀性影响的系统规律。本实施例利用测定合金元素对低碳钢腐蚀影响的检测方法，适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测，属于金属材料性能检测技术领域。适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测结果精确，全面。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，包括如下步骤：
a.将钛元素、锰元素含量不同的低碳钢通过线切割获得直径为1mm，长度为5cm的金属丝100根；其中金属丝中的C元素质量百分比含量为0.1～0.25％；Mn元素质量百分比含量为0.1～2.5％；
b.将在所述步骤a中制备的各金属丝的一端分别焊接导线，并将各金属丝的另一端分别对接多孔DB25母头连接器，将各金属丝按照钛元素、锰元素不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成金属丝阵列，然后将金属丝阵列套入PVC塑料管中，将所述PVC塑料管和绝缘模板固定连接，使金属丝阵列固定封装在PVC塑料管内，将有序紧密排列金属丝阵列用于模拟整个待测金属表面，得到丝束电极；绝缘模板是带有100个孔规则排列的10×10的绝缘模板；PVC塑料管的内径与绝缘模板外径相等；将金属丝阵列的金属丝经砂纸逐级打磨至2000目；本实施例将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成具有成分梯度排列形式的金属丝阵列；
c.本步骤与实施例一相同；
d.本步骤与实施例一相同。
本实施例通过比较各电极丝间电信号差异对不同含量元素对低碳钢耐腐蚀性能影响进行比对，得到系统规律。本实施例所采用的丝束电极是一种能够做到多通道、高通量获得金属表面局部电化学信息的检测工具，对于研究梯度成分金属腐蚀差异十分有效。它由一系列微小电极规则排练组成，在实验中通过偶合，使整个电极呈现成一个片状电极。同时，每个电极丝的电化学信息能够得到采集。通过研究合金元素成分梯度排列的丝束电极，可以获得不同成分电极丝之间的腐蚀差异，从而得到元素对于低碳钢耐蚀性影响的系统规律。本实施例利用测定合金元素对低碳钢腐蚀影响的检测方法，适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测，属于金属材料性能检测技术领域。适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测结果精确，全面。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，包括如下步骤：
a.将锰元素、铌元素含量不同的低碳钢通过线切割获得直径为1mm，长度为5cm的金属丝100根；其中金属丝中的C元素质量百分比含量为0.1～0.25％；Mn元素质量百分比含量为0.1～2.5％；
b.将在所述步骤a中制备的各金属丝的一端分别焊接导线，并将各金属丝的另一端分别对接多孔DB25母头连接器，将各金属丝按照锰元素、铌元素不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成金属丝阵列，然后将金属丝阵列套入PVC塑料管中，将所述PVC塑料管和绝缘模板固定连接，使金属丝阵列固定封装在PVC塑料管内，将有序紧密排列金属丝阵列用于模拟整个待测金属表面，得到丝束电极；绝缘模板是带有100个孔规则排列的10×10的绝缘模板；PVC塑料管的内径与绝缘模板外径相等；将金属丝阵列的金属丝经砂纸逐级打磨至2000目；本实施例将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成具有成分梯度排列形式的金属丝阵列；
c.本步骤与实施例一相同；
d.本步骤与实施例一相同。
本实施例通过比较各电极丝间电信号差异对不同含量元素对低碳钢耐腐蚀性能影响进行比对，得到系统规律。本实施例所采用的丝束电极是一种能够做到多通道、高通量获得金属表面局部电化学信息的检测工具，对于研究梯度成分金属腐蚀差异十分有效。它由一系列微小电极规则排练组成，在实验中通过偶合，使整个电极呈现成一个片状电极。同时，每个电极丝的电化学信息能够得到采集。通过研究合金元素成分梯度排列的丝束电极，可以获得不同成分电极丝之间的腐蚀差异，从而得到元素对于低碳钢耐蚀性影响的系统规律。本实施例利用测定合金元素对低碳钢腐蚀影响的检测方法，适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测，属于金属材料性能检测技术领域。适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测结果精确，全面。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，包括如下步骤：
a.将铌元素、钛元素含量不同的低碳钢通过线切割获得直径为1mm，长度为5cm的金属丝100根；其中金属丝中的C元素质量百分比含量为0.1～0.25％；Mn元素质量百分比含量为0.1～2.5％；
b.将在所述步骤a中制备的各金属丝的一端分别焊接导线，并将各金属丝的另一端分别对接多孔DB25母头连接器，将各金属丝按照铌元素、钛元素不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成金属丝阵列，然后将金属丝阵列套入PVC塑料管中，将所述PVC塑料管和绝缘模板固定连接，使金属丝阵列固定封装在PVC塑料管内，将有序紧密排列金属丝阵列用于模拟整个待测金属表面，得到丝束电极；绝缘模板是带有100个孔规则排列的10×10的绝缘模板；PVC塑料管的内径与绝缘模板外径相等；将金属丝阵列的金属丝经砂纸逐级打磨至2000目；本实施例将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成具有成分梯度排列形式的金属丝阵列；
c.本步骤与实施例一相同；
d.本步骤与实施例一相同。
本实施例通过比较各电极丝间电信号差异对不同含量元素对低碳钢耐腐蚀性能影响进行比对，得到系统规律。本实施例所采用的丝束电极是一种能够做到多通道、高通量获得金属表面局部电化学信息的检测工具，对于研究梯度成分金属腐蚀差异十分有效。它由一系列微小电极规则排练组成，在实验中通过偶合，使整个电极呈现成一个片状电极。同时，每个电极丝的电化学信息能够得到采集。通过研究合金元素成分梯度排列的丝束电极，可以获得不同成分电极丝之间的腐蚀差异，从而得到元素对于低碳钢耐蚀性影响的系统规律。本实施例利用测定合金元素对低碳钢腐蚀影响的检测方法，适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测，属于金属材料性能检测技术领域。适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测结果精确，全面。
实施例五：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，包括如下步骤：
a.将铌元素、钒元素含量不同的低碳钢通过线切割获得直径为1mm，长度为5cm的金属丝100根；其中金属丝中的C元素质量百分比含量为0.1～0.25％；Mn元素质量百分比含量为0.1～2.5％；
b.将在所述步骤a中制备的各金属丝的一端分别焊接导线，并将各金属丝的另一端分别对接多孔DB25母头连接器，将各金属丝按照铌元素、钒元素不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成金属丝阵列，然后将金属丝阵列套入PVC塑料管中，将所述PVC塑料管和绝缘模板固定连接，使金属丝阵列固定封装在PVC塑料管内，将有序紧密排列金属丝阵列用于模拟整个待测金属表面，得到丝束电极；绝缘模板是带有100个孔规则排列的10×10的绝缘模板；PVC塑料管的内径与绝缘模板外径相等；将金属丝阵列的金属丝经砂纸逐级打磨至2000目；本实施例将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成具有成分梯度排列形式的金属丝阵列；
c.本步骤与实施例一相同；
d.本步骤与实施例一相同。
本实施例通过比较各电极丝间电信号差异对不同含量元素对低碳钢耐腐蚀性能影响进行比对，得到系统规律。本实施例所采用的丝束电极是一种能够做到多通道、高通量获得金属表面局部电化学信息的检测工具，对于研究梯度成分金属腐蚀差异十分有效。它由一系列微小电极规则排练组成，在实验中通过偶合，使整个电极呈现成一个片状电极。同时，每个电极丝的电化学信息能够得到采集。通过研究合金元素成分梯度排列的丝束电极，可以获得不同成分电极丝之间的腐蚀差异，从而得到元素对于低碳钢耐蚀性影响的系统规律。本实施例利用测定合金元素对低碳钢腐蚀影响的检测方法，适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测，属于金属材料性能检测技术领域。适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测结果精确，全面。
本发明上述实施例利用测定合金元素对低碳钢腐蚀影响的检测方法，适用于低碳钢在各种复杂环境的腐蚀测试，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测，属于金属材料性能检测技术领域。本发明上述实施例通过利用丝束电极高通量、多通道的特点对于研究梯度成分金属腐蚀差异十分有效，并通过对丝束电极丝按照元素含量分布规则排列，从而采集样品表面电化学信息，系统研究合金元素对低碳钢耐腐蚀性能的影响。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，其特征在于,包括如下步骤：
a.将所含同种元素并且具有元素不同含量的金属制备成直径不大于1mm，且长度不大于5cm的一系列金属丝；
b.将在所述步骤a中制备的一系列金属丝的一端分别焊接导线，并将各金属丝的另一端分别对接多孔母头连接器，将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成金属丝阵列，然后将金属丝阵列套入PVC塑料管中，将所述PVC塑料管和绝缘模板固定连接，使金属丝阵列固定封装在PVC塑料管内，将有序紧密排列金属丝阵列用于模拟整个待测金属表面，得到丝束电极；
c.将在所述步骤b中制备丝束电极放入质量百分比浓度不高于3.5wt.％NaCl溶液中，以饱和甘汞电极作为参比电极，利用阵列丝束电极电位电流扫描仪，进行表面电位/电流扫描，得到丝束电极表面电位与电流分布状态数据；并利用CS电化学工作站，采用三电极体系法，以饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，进行交流阻抗测试，得到丝束电极的介质电阻数据；
d.将在所述步骤c中得到的丝束电极表面电位与电流分布状态数据和丝束电极的介质电阻数据进行对比计算，得到合金元素添加量及元素间的相互影响对低碳钢耐腐蚀性能的影响关系，对合金元素含量对低碳钢腐蚀影响进行评测。
2.根据权利要求1所述合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，其特征在于：在所述步骤b中，将各金属丝按照元素含量不同的顺序从低到高依次插入带有多孔规则排列的绝缘模板中，形成具有成分梯度排列形式的金属丝阵列。
3.根据权利要求2所述合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，其特征在于：在所述步骤b中，以C、Mn、Ti、Nb和V中的任意两种元素作为二元成分梯度分布的主要元素，形成具有二元成分梯度排列形式的金属丝阵列。
4.根据权利要求3所述合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，其特征在于：在所述步骤b中，以C和Mn两种元素作为二元成分梯度分布的主要元素，形成具有两种主要元素成分梯度排列形式的金属丝阵列。
5.根据权利要求3所述合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，其特征在于：在所述步骤b中，金属丝阵列中的C元素质量百分比含量为0.1～0.25％；Mn元素质量百分比含量为0.1～2.5％。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，其特征在于：在所述步骤b中，所述绝缘模板是带有100个孔规则排列的10×10的绝缘模板。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，其特征在于：在所述步骤b中，各金属丝分别对接多孔DB25母头连接器。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述合金元素对于低碳钢耐腐蚀性能影响的高通量检测方法，其特征在于：在所述步骤b中，将金属丝阵列的金属丝经砂纸逐级打磨至2000目。
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