CN109030605B - 镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法，其包括如下步骤：先选取镀铬板试样；除去镀铬板试样表面的铬氧化层；然后以镀铬板试样为阳极，铂丝为阴极，在电解液碳酸钠溶液中进行恒电流电解，记录电压值，刚开始时的电压记为E1，伴随着电解反应的发生，电压开始上升，随后急剧上升，当电压几乎不发生变化时，电解完毕，镀铬板试样表面金属铬层全部电解完成，记录电压E2；最后通过计算电解前后电压之差ΔE＝E2‑E1，实现镀铬板表面的镀铬量半定量分析。本发明能对镀铬板表面任意位置进行表面镀铬量的测量，能准确评判镀铬板表面金属铬分布的均匀性。

Description

镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法

技术领域

本发明涉及一种判定方法，具体涉及一种镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法。

背景技术

镀铬板，也称为无锡钢，是在金属锡资源减少的情况下研制出的新型制罐材料。它是一种在钢板表面进行电解铬酸盐处理，使钢板表面沉积一层金属铬以及铬的水合氧化物。与镀锡板相比，其加工成型性和机械强度与镀锡板大致相同，而镀铬板产品具有低成本、附着力强、耐高温性好、抗硫性强等特点，被广泛地应用于皇冠盖、四旋盖等。

现有的镀铬板表面镀层主要含有金属铬层(50～100mg/m²)和氧化铬层(5～20mg/m²)。由于镀层厚度较薄(二者厚度之和不足0.1μm)，以及镀铬板生产工艺的限制，镀铬板表面存在较多微小的孔隙。这些微小孔隙的存在，直接影响着镀铬板表面耐蚀性的好坏。一般来说，孔隙越多镀铬板耐蚀性越差，孔隙越少镀铬板耐蚀性越好。因此，有研究者专门研究镀铬板表面孔隙率的形成及影响因素。结果发现，随着金属铬层的增加，镀铬板表面孔隙减少，且呈粗大型。随着氧化铬层厚度的增加，镀铬板表面孔隙增多，呈扁平状。结合电化学分析，金属铬层对改善镀铬板的耐蚀性要好于氧化铬层。换而言之，能快速判定镀铬板表面金属铬含量高低，即可判定镀铬板表面孔隙的多少，就能快速判定镀铬板表面的耐蚀性，避免镀铬板在投入市场使用后有可能带来较大的质量缺陷。

此外，镀铬板表面还存在小白点、冲压时镀铬层脱落等缺陷。经研究发现，在镀铬板表面出现小白点的位置与基体结合不牢固，且镀层分布不均匀，经仪器检测，检测不到铬的存在，说明出现小白点的位置，镀铬层很薄，在后期冲击、腐蚀环境下容易发生脱落和腐蚀。

由此可见，镀铬板表面金属铬含量的高低，对产品质量有严重的影响。因此，能快速判定镀铬板金属铬含量的高低，对判定镀铬板产品质量有重要意义，能对镀铬板工艺改进提供有利数据支撑。

现有镀铬板表面镀铬量的测定方法是将试样加工成边长为50mm±5mm的近似正方形，将钢板先浸泡在热的浓氢氧化钠溶液中约20min，除去表面铬氧化物，然后，以钢板为阳极，铂为阴极，在氢氧化钠电解液中电解，剥离表面的金属铬，电解完毕后酸化，用过硫酸铵将溶液中铬氧化为六价铬。六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物。于分光光度计波长542nm处，测量其吸光度，计算铬的质量。该方法虽然能得到镀铬板表面镀铬量的含量，但是操作繁琐，费时，方法中涉及到六价铬，会污染环境，而且钢板正反两面都参与电解反应，最终测试结果为试样两面镀铬量的平均值，并不能较好地测出同一试样表面内不同区域中表面镀铬量的高低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法,该方法能对镀铬板表面任意位置进行金属铬含量半定量分析，依据半定量结果准确判定金属铬含量高低。

本发明所采用的技术方案是：

一种镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法，其包括如下步骤：

选取镀铬板试样；

除去镀铬板试样表面的铬氧化层；

以镀铬板试样为阳极，铂丝为阴极，在电解液碳酸钠溶液中进行恒电流电解，记录电压值，刚开始时的电压记为E1，随着镀铬板试样表面金属铬发生氧化反应，得到电子成为Cr³，溶解到电解液(碳酸钠溶液)中，伴随着电解反应的发生，电压开始上升，随后急剧上升，当电压几乎不再发生变化时，电解完毕，镀铬板试样表面金属铬层全部电解完成，记录电压E2；

根据能斯特方程可知，电极电势E与溶液中Cr³⁺的浓度成正比，而溶液中Cr³全部来自于镀铬板试样表面的金属铬层，因此，通过计算电解前后电压之差ΔE＝E2-E1，可知ΔE越大，镀铬量含量越高，从而实现镀铬板表面的镀铬量半定量分析。

按上述方案，除去镀铬板试样表面的铬氧化层的步骤为：将镀铬板试样浸泡在90℃ 300g/L NaOH溶液一定时间(20min)后，取出镀铬板试样，淋洗三遍后干燥。

按上述方案，利用硅橡胶封闭不参与电解反应的镀铬板试样表面，以根据测量的需要任意调节参与电解反应的试样面积及范围，从而准确判定镀铬板试样正反面、同一面不同位置的金属铬含量。

按上述方案，对镀铬板试样的正反面分别进行金属铬含量测量的步骤为：

将镀铬板试样的正反面，分别记为a面和b面；分别测量a面一定面积(比如5cm×5cm或a面整面)和b面一定面积(比如5cm×5cm或b面整面)内的镀铬板的突跃电位；

取a面一定面积(比如5cm×5cm或a面整面)为待测面，除待测面和距离镀铬板试样顶部2cm的地方外，均涂上硅橡胶，密封；将镀铬板试样顶部2cm的地方与电解夹子相连，通过导线连接电源阳极，起到导电作用；当硅橡胶干燥2-3小时后，将镀铬板试样a面的待测面放入106g/L Na₂CO₃溶液中，参与电解反应，以镀铬板试样为阳极，铂丝为阴极，记录电压E1，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位发生突跃几乎不再改变为反应终点(以电位不再发生突跃为反应终点)，记录电压E2；计算电位变化值ΔE1；

取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应表面3次，用吹风机吹干；在镀铬板试样a面已经发生电解反应的区域涂上硅橡胶；取b面一定面积为待测面，除待测面和距离镀铬板试样顶部2cm的地方外，均涂上硅橡胶，密封；将镀铬板试样顶部2cm的地方与电解夹子相连，通过导线连接电源阳极，将镀铬板试样的b面待测面放入106g/L Na₂CO₃溶液中，参与电解反应，以镀铬板试样为阳极，铂丝为阴极，连接电源负极，记录电压E3，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E4；计算电位变化值ΔE2；

比较ΔE1和ΔE2的大小判定镀铬板正反面镀铬量含量的高低。

按上述方案，对镀铬板试样的同一面不同部位进行金属铬含量测量，从而判定镀铬板镀铬层在同一面分布均匀的步骤为：

镀铬板试样顶部往下2cm区域内，不涂硅橡胶用于导电；

在镀铬板试样同一面的顶部、中部、底部分别取一定区域进行试验，其他部位用硅橡胶密封；电解反应从底部往顶部依次进行；

将镀铬板试样底部的待测区域浸泡于106g/LNa₂CO₃溶液中，镀铬板试样为阳极，与电源正极相连，铂丝为阴极，与电源负极相连，记录电压E1，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E2；计算电位变化值ΔE1；

取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应的表面3次，用吹风机吹干；用硅橡胶将镀铬板试样底部参与电解反应的区域密封，待硅橡胶干后，进行第二次电位测定；将镀铬板试样中部的待测区域完全浸泡于106g/L Na₂CO₃溶液中，镀铬板试样为阳极，与电源正极相连，铂丝为阴极，与电源负极相连，记录电压E3，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E4，计算电位变化值ΔE2；

取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应表面3次，用吹风机吹干；用硅橡胶将镀铬板试样中部参与电解反应的区域密封，待硅橡胶干后，进行第三次电位测定；将镀铬板试样顶部测量区域完全浸泡在106g/L Na₂CO₃溶液中，镀铬板试样为阳极，与电源正极相连，铂丝为阴极，与电源负极相连，记录电压E5，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E6，计算电位变化值ΔE3；

通过比较ΔE1、ΔE2和ΔE3的大小可以判断镀铬板试样同一表面顶部、中部及底部镀铬层是否均匀。

由于电解突跃电位ΔE与镀铬板表面金属铬含量成正比，因此，根据电解前后电位突跃的多少判定镀铬含量的高低。电位变化值越大，说明镀铬量越多，电位变化值越小，说明镀铬量越少。

本发明的有益效果在于：

选用硅橡胶作为密封材料，硅橡胶具有很稳定的耐蚀性能，电解液几乎不能破坏它，另外硅橡胶有较好的绝缘性，一定镀铬板试样表面被硅橡胶密封，则不参与电解反应，因而能做到同一表面内不同区域内镀铬量高低的判定，可以对镀铬工艺是否均匀提供有力的判断和数据支撑；

利用绝缘胶-硅橡胶封闭不参与电解反应的试样表面，即除了待测面积参与电解反应外，其他有绝缘胶的部位不参与反应，最终得到待测面积内的镀铬量；镀铬板试样经过硅橡胶处理后，可以根据测量的需要任意调节参与电解反应的面积，从而使测量更准确；

本发明选用Na₂CO₃为电解液，电解液本身为弱酸性，没有腐蚀性，不污染环境，更厚重要的一点是，它不会与硅橡胶发生反应，影响硅橡胶的密封性；其浓度大小可设为53g/L-159g/L；

本发明选用的恒电流仪其电位测量可以精确到0.001V，当镀铬板表面金属铬含量偏低，例如只有20mg/m²时，依然可以观察到电位的变化，或者当考察面积较小，仅为5mm×5mm时，在恒电流仪上可以观察到电位的微弱变化；

本发明可以在同一表面内，选取不同的区域，也就是说一次可以制作多个测试表面，测量时，由试样底部往上测，测完的试样表面，用硅橡胶继续封闭，从而测得试样表面不同区域镀铬量的高低，测量方便快捷；

本发明通过对参与电解反应面积的确定，既可以比较一定面积内不同试样的镀铬量的高低，也可以比较同一试样正反两面的镀铬量高低，还可以比较同一试样表面不同区域内镀铬量的高低，还可以比较同面积不同区域镀铬量的高低，从而可以判定镀铬板镀铬层是否分布均匀；面积最小可测到5mm×5mm；

本发明可用于镀铬板表面内不同区域内镀铬量高低的判断，对于镀铬工艺使镀铬量是否均匀能起到较好的判断；

与传统的测量方法相比，本发明更简便快速。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是镀铬板试样与电源的连接示意图；其中，11、电解槽，12、铂丝，13、镀铬板试样，14、电源；

图2是实施例1镀铬板试样的正面的示意图；

图3是实施例1镀铬板试样的反面的示意图；

图4是实施例2的镀铬板试样的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

镀铬板正反面镀铬量高低的判定

将镀铬板切割成长12cm、宽5cm的镀铬板试样，将镀铬板试样浸泡在100mL 90℃300g/L NaOH溶液中20min后，取出镀铬板试样，淋洗三遍后干燥，除去镀铬板试样表面氧化铬层。

镀铬板试样的两面，分别记为a面和b面，两面均测5cm×5cm范围镀铬板的突跃电位ΔE。a面从镀铬板试样底部开始，取长5cm、宽5cm的范围为待测面积，镀铬板试样表面从底部开始长度大于5cm小于10cm范围内涂上硅橡胶，密封。其中，硅橡胶涂层的边界与镀铬板试样顶部有2cm的距离，该区域为电解夹子相连区域，通过导线连接电源阳极。b面以镀铬板试样底部开始，长5cm、宽5cm范围用硅橡胶封闭，长度大于5cm小于10cm范围为待测面积。待硅橡胶干燥后，将镀铬板试样a面的待测面放入106g/LNa₂CO₃溶液中，以铂丝为阴极，与电源负极相连，以恒电流方式电解，试样处理后的见图2和图3，其中正反面阴影部位为硅橡胶密封部位，图2中2号位置为待测面，1号区域为电解夹与试样相连部位；图3中2号区域为待测面，1号区域为电解夹与试样相连部位。

第一次测量时，仅a面待测面浸泡到电解液(106g/L Na₂CO₃溶液)中，参与电解反应，以镀铬板试样为阳极，铂丝为阴极，连接电路，电路见图1，所接伏特计的量程为0-2V，以恒电流方式电解。记录电压E1，E1为0.70V，接通电源，开始电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E2，E2为0.90V。计算电位变化值ΔE1为0.2V。

第一次测量完毕，取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应表面3次，用吹风机吹干。在镀铬板试样a面已经发生电解反应的区域涂上硅橡胶，待干燥后，将镀铬板试样浸入电解液中，浸入深度为10cm，使镀铬板试样b面5cm×5cm区域与电解液充分接触，在镀铬板试样顶部至硅橡胶封闭边界2cm范围内夹上夹子，通过导线连接电源正极，以铂丝为阴极，连接电源负极，记录电压E3，E3为1.15，接通电源，开始电解，观察电位的变化，当电位几乎不再发生突跃为反应终点，记录电压E4，E4为1.70V。计算电位变化值ΔE2＝0.55V。

比较ΔE1和ΔE2的大小发现，ΔE2要大于ΔE1，说明镀铬板试样b面待测区域的镀铬量要比a面待测面内镀铬量要高。说明整个镀铬板镀层分布不均匀。

实施例2

镀铬板同一表面内不同区域镀铬量高低的判定。

将镀铬板切割成7cm×5cm的镀铬板试样，将镀铬板试样浸泡在100mL 90℃300g/LNaOH溶液中20min后，取出镀铬板试样，淋洗三遍后干燥，除去镀铬板试样表面氧化铬层。

镀铬板试样顶部往下2cm区域内，不涂硅橡胶用于导电。在板面的顶部、中部、底部分别取1cm×1cm的区域进行试验，其他部位用硅橡胶密封，见图3，其中，1、2、3均为试样待测区域，4为电解夹与试样连接处。电解反应从底部往顶部依次进行。具体为：

1)将镀铬板试样底部待测区域浸泡于电解液(106g/L Na₂CO₃溶液)中，镀铬板试样为阳极，与电源正极相连，铂丝为阴极，与电源负极相连，以恒电流方式电解，电流设为80mA，记录电压E1，E1为1.2V，接通电源，电解，观察电位的变化，以电位几乎不再发生突跃为反应终点，记录电压E2，E2为1.7V。计算电位变化值ΔE1，ΔE1为0.5V。

2)取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应的表面3次，用吹风机吹干。用硅橡胶将镀铬板试样底部参与电解反应的区域密封，等待硅橡胶干燥后，进行第二次电位测定。

3)将镀铬板试样中部的待测区域完全浸泡在电解液(106g/L Na₂CO₃溶液)中，镀铬板试样与电源正极相连，铂丝与电源负极相连，记录此时的电压E3，E3为1.2V，接通电源，电解，观察电位的变化，以电位几乎不再发生突跃为反应终点，记录电压E4，E4为1.7V，计算电位变化值ΔE2，ΔE2为0.5V。

4)取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应的表面3次，用吹风机吹干。用硅橡胶将镀铬板试样中部参与电解反应的区域密封，等待硅橡胶干燥后，进行第三次电位测定。

5)将镀铬板试样顶部的待测区域完全浸泡在电解液(106g/L Na₂CO₃溶液)中，镀铬板试样与电源正极相连，铂丝与电源负极相连，记录此时的电压E5，E5为1.2V，接通电源，开始电解，观察电位的变化，以电位几乎不再发生突跃为反应终点，记录电压E6，E6为1.5V，计算电位变化值ΔE3，ΔE3为0.3V。

6)通过比较ΔE1、ΔE2和ΔE3的大小可知镀铬板表面1、2号区域镀铬量几乎一样，而3号区域中镀铬量略低于1、2号区域。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法，其特征在于包括如下步骤：

选取镀铬板试样；

除去镀铬板试样表面的铬氧化层；

以镀铬板试样为阳极，铂丝为阴极，在电解液碳酸钠溶液中进行恒电流电解，记录电压值，刚开始时的电压记为E1，伴随着电解反应的发生，电压开始上升，随后急剧上升，当电压几乎不发生变化时，电解完毕，镀铬板试样表面金属铬层全部电解完成，记录电压E2；

通过计算电解前后电压之差ΔE=E2-E1，实现镀铬板表面的镀铬量半定量分析；

利用硅橡胶封闭不参与电解反应的镀铬板试样表面，以根据测量的需要任意调节参与电解反应的试样面积及范围，从而准确判定镀铬板试样正反面、同一面不同位置的金属铬含量；

对镀铬板试样的正反面分别进行金属铬含量测量的步骤为：

将镀铬板试样的正反面，分别记为a面和b面；分别测量a面一定面积和b面一定面积内的镀铬板的突跃电位；

取a面一定面积为待测面，除待测面和距离镀铬板试样顶部2 cm的地方外，均涂上硅橡胶，密封；将镀铬板试样顶部2 cm的地方与电解夹子相连，通过导线连接电源阳极，起到导电作用；当硅橡胶干后，将镀铬板试样a面的待测面放入106 g/L Na₂CO₃溶液中，参与电解反应，以镀铬板试样为阳极，铂丝为阴极，记录电压E1，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E2；计算电位变化值ΔE1；

取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应表面后吹干；在镀铬板试样a面已经发生电解反应的区域涂上硅橡胶；取b面一定面积为待测面，除待测面和距离镀铬板试样顶部2cm的地方外，均涂上硅橡胶，密封；将镀铬板试样顶部2 cm的地方与电解夹子相连，通过导线连接电源阳极，将镀铬板试样的b面待测面放入106g/L Na₂CO₃溶液中，参与电解反应，以镀铬板试样为阳极，铂丝为阴极，连接电源负极，记录电压E3，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E4；计算电位变化值ΔE2；

比较ΔE1和ΔE2的大小判定镀铬板正反面镀铬量含量的高低。

2.根据权利要求1所述的镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法，其特征在于：除去镀铬板试样表面的铬氧化层的步骤为：将镀铬板试样浸泡在90 ℃ 300g/L NaOH溶液一定时间后，取出镀铬板试样，淋洗后干燥。

3.根据权利要求1所述的镀铬板表面金属铬含量高低的判定方法，其特征在于：

对镀铬板试样的同一面不同部位进行金属铬含量测量，从而判定镀铬板镀铬层在同一面分布均匀的步骤为：

镀铬板试样顶部往下2cm区域内，不涂硅橡胶用于导电；

在镀铬板试样同一面的顶部、中部、底部分别取一定区域进行试验，其他部位用硅橡胶密封；电解反应从底部往顶部依次进行；

将镀铬板试样底部的待测区域浸泡于106 g/LNa₂CO₃溶液中，镀铬板试样为阳极，与电源正极相连，铂丝为阴极，与电源负极相连，记录电压E1，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E2；计算电位变化值ΔE1；

取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应的表面后吹干；用硅橡胶将镀铬板试样底部参与电解反应的区域密封，待硅橡胶干后，进行第二次电位测定；将镀铬板试样中部的待测区域完全浸泡于106g/L Na₂CO₃溶液中，镀铬板试样为阳极，与电源正极相连，铂丝为阴极，与电源负极相连，记录电压E3，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E4，计算电位变化值ΔE2；

取出镀铬板试样，用蒸馏水淋洗参与电解反应表面后吹干；用硅橡胶将镀铬板试样中部参与电解反应的区域密封，待硅橡胶干后，进行第三次电位测定；将镀铬板试样顶部测量区域完全浸泡在106g/L Na₂CO₃溶液中，镀铬板试样为阳极，与电源正极相连，铂丝为阴极，与电源负极相连，记录电压E5，接通电源，以恒电流方式电解，观察电位的变化，以电位不再发生突跃为反应终点，记录电压E6，计算电位变化值ΔE3；

通过比较ΔE1、ΔE2和ΔE3的大小可以判断镀铬板试样同一表面顶部、中部及底部镀铬层是否均匀。

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