冷轧钢板搪瓷敏感性的电位测量法

摘要

本发明公开了一种冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法，其步骤如下：清洁试样；将试样紧固在两个电解槽之间；试验温度控制在25±0.5℃；在两个电解槽中同时导入电解液；测量试样的电位值，待试样的电位值稳定后，对试样进行充氢；计算机记录试样的电位~时间曲线，当电位~时间曲线出现近似平行于横坐标的直线时，停止试验；通过电位~时间曲线获得氢渗透时间并根据氢渗透时间计算抗搪瓷鳞爆敏感值。本发明建立的测量方法操作简单、试验周期短且工作效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及检测冷轧钢板性能的领域，特别是指一种冷轧钢板搪瓷敏 感性的电位测量法。

背景技术

搪烧制作过程中以原子形式溶解到钢板中的氢，在瓷层与金属界面的 空穴或是瓷层与金属界面之间结合不良的区域形成分子氢，这些氢气 形成的界面压力达到破坏瓷层的临界值，就会使搪瓷表面发生破裂， 这种现象称为鳞爆。鳞爆是影响搪瓷产品质量的最常见的缺陷，为了 正确选择抗鳞爆冷轧板，减少搪瓷产品的鳞爆损失，需要对冷轧钢板 抗搪瓷鳞爆性能进行测试。冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性就是指在冷轧钢 板上搪瓷发生破裂的可能性，其实质反映的是冷轧钢板中原子氢的传 导能力。对于搪瓷钢板而言，当氢在搪瓷钢板中扩散越慢，即穿透钢 板的时间越长，钢板的抗搪瓷鳞爆性能就越好，通常人们采用氢渗透 时间来衡量氢在金属中的扩散快慢，从而评价冷轧钢板的搪瓷鳞爆性 能。

申请号为201110103016.1的中国专利公开了一种冷轧钢板抗搪瓷鳞爆 性能检验方法，其原理是电解充氢时，H⁺到达作为阴极的试样表面， 还原成H进入试样，扩散至试样的另一面，H重新被电解氧化成H⁺，通 过检测H氧化过程的阳极电流，来评估H在试样中的扩散过程。当氢扩 散达到稳定时所需的时间称为氢渗透时间，氢渗透时间越长，抗搪瓷 鳞爆性能就越好。

上述检测方法具体为：首先在扩氢电解槽中倒入氢氧化钠溶液并通过 恒电位仪给扩氢电解槽中的试样端加恒电位0.3V，以把试样中原来的 氢除去；然后，当扩氢电解槽中的试样端的电流降至1.5μA以下，在 充 氢电解槽中倒入硫酸和硫脲的混合溶液，并立即接通恒电流仪，保持 1.0mA/cm²的电流密度对试样进行充氢。接着，随着充氢过程的进行， 计算机上可获得扩氢电解槽中阳极电流即试样的电流与时间关系的曲 线，经过一段时间后，阳极电流保持稳定，当阳极电流～时间曲线出 现一段平台时，停止试验。最后，通过对阳极电流～时间曲线的数学 处理和分析，可得到氢渗透时间，将氢渗透时间代入到冷轧钢板抗搪 瓷鳞爆敏感性的计算公式中可计算出冷轧钢板抗搪瓷鳞爆敏感性的值 。

然而，在上述方法中，一方面，由于在进行充氢试验开始之前必须在 阳极端加恒电位，先除去钢板生产和存放过程中吸收的氢，而该过程 耗费的时间很长，因而导致试验周期较长，效率不高。另一方面，在 电解从扩氢电解槽扩散过来的氢的过程中所采用的设备为恒电位仪， 从而使得现有的测试装置价格较高，操作较为复杂。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法 ，本方法操作简单、试验周期短且工作效率高。

为实现上述目的，本发明所设计的冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测 量法包括如下步骤：1）用砂纸将冷轧钢板试样的双面打磨，再依次用 丙酮和无水乙醇清洗；2）将充氢电解槽和扩氢电解槽分别通过O型密 封环与试样的两面接触并紧固，试样与两个电解槽的接触面的直径均 为10~15mm；3）将试验的温度控制在25±0.5℃；4）在充氢电解槽和 扩氢电解槽中同时加入0.1mol/LNaOH溶液，并使试样全部浸入所述溶 液中，其中，在充氢电解槽中，试样作为阴极，铂丝或铂片作为阳极 ，在扩氢电解槽中，设有参比电极；5）测量扩氢电解槽中试样的电位 值，待试样的电位值稳定后，在充氢电解槽中，保持1.5mA/cm²的电流 密度对试样进行充氢；6）当充氢开始时，立即计时，此时为充氢开始 时间t₀，同时通过计算机获得扩氢电解槽中试样的电位值与充氢时间 的曲线，即电位~时间曲线，其中，横坐标为充氢时间，纵坐标为试样 的电位值，当电位~时间曲线出现一段近似平行于横坐标的直线时，停 止试验；7） 选取充氢开始时间t₀以后的电位~时间曲线为研究对象，过该电位~时 间曲线上试验前期的直线段作一直线，并过该电位~时间曲线上试验后 期的直线段作另一直线，两条直线交点的横坐标即为氢渗透时间t_b； 8）根据公式KB=t_b/d²计算试样的抗搪瓷鳞爆敏感性值，其中，t_b为氢 渗透时间，d为试样的厚度。

进一步地，所述步骤5）中，采用电位差计测量扩氢电解槽中试样的电 位值。

进一步地，所述步骤5）中，采用恒电流仪产生1.5mA/cm²的电流密度 对试样进行充氢。

试验表明，本发明的冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法具有以下 有益效果：

1、由于试验前试样中保留的氢对测量试样的电位影响不大，因而采用 本发明的电位测量方法对冷轧钢板抗搪瓷鳞爆性能进行检测时，无需 对试样进行预处理，从而缩短了试验周期，提高了工作效率；

2、本发明的冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法测量的是试样的电 位值，测量时仅需参比电极和电位差计，因而，不仅可简化测量的步 骤和操作，而且可降低生产成本；

3、由于一年中，环境温度多处于25℃左右，因而，将试验的温度控制 在25±0.5℃，更容易实现；

4、本发明中扩氢电解槽和充氢电解槽中的试验溶液均为0.1mol/L N aOH溶液，采用同一种试验溶液不仅可简化溶液的配制、减少试验器皿 的占用、节约了化学试剂，而且简化了操作，从根本上避免了在两个 电解槽之间装卸试样时可能发生的窜液和试验中加错溶液的问题，同 时，也减少了废液的排放，更环保； 

5、充氢电流密度取决于充氢电解槽和扩氢电解槽中的试验溶液的种类 、试样接触试验溶液的面积、扩氢电解槽中采用的氢检测技术和钢板 允许的氢传导量，且充氢电流密度还决定了试验时间的长短，是一个 非常重要的参数，当充氢电流密度过大时，虽然可缩短试验时间，但 有 可能会引起试样起泡，得出错误的结果；当充氢电流密度偏小，会延 长试验时间，同时对扩氢电解槽中的氢检测技术灵敏度有很高的要求 。本发明选用1.5mA/cm²的电流密度进行充氢是根据试验条件精心选择 ，与本试验条件相匹配。

附图说明

图1为本发明冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法所采用的测量装置 的结构示意图。

图2为本发明冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法获得的电位~时间 曲线图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量 法作进一步的详细描述。

实施例1

参考图1和2，本实施例的冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法包括 如下步骤： 

1）用砂纸将厚度d为0.8mm的DC03冷轧钢板试样3的双面打磨，再依次 用丙酮和无水乙醇清洗；

2）将充氢电解槽1和扩氢电解槽2分别通过O型密封环与试样3的两面接 触并紧固，试样3与两个电解槽1、2的接触面的直径均为10mm；

3）将试验的温度控制在25±0.5℃；

4）在充氢电解槽1和扩氢电解槽2中同时加入0.1mol/L NaOH溶液，并 使试样3全部浸入所述溶液中，其中，在充氢电解槽1中，试样3作为阴 极，铂丝或铂片4作为阳极，在扩氢电解槽2中，设有参比电极5；

5）采用电位差计7测量扩氢电解槽2中试样3的电位值，待试样3的电位 值稳定后，在充氢电解槽1中，立即接通恒电流仪6，保持1.5mA/cm²的 电流密度对试样3进行充氢；

6）当充氢开始时，立即计时，此时为充氢开始时间t₀，同时通过计算 机8获得扩氢电解槽2中试样3的电位值与充氢时间的曲线即电位~时间 曲线，其中，横坐标为充氢时间，纵坐标为试样的电位值，当电位~时 间曲线出现一段近似平行于横坐标的直线时，停止试验；

7）选取充氢开始时间t₀以后的电位~时间曲线为研究对象，过该电位 ~时间曲线C上的试验前期的直线段作一直线L1，并过该电位~时间曲线 C上的试验后期的直线段作另一直线L2，两条直线L1、L2的交点的横坐 标即为氢渗透时间t_b；

8）根据公式KB=t_b /d²计算试样的抗搪瓷鳞爆敏感性值，检测结果参考 表1。对于同一类冷轧板来说，KB值越大，表明其抗搪瓷鳞爆性能越好 。

表1  武钢二冷轧厂生产的DC03冷轧钢板的检测结果

 从上表可以看出，KB的平均值为24.2。搪瓷制作试验结果表明，  7片该钢种试样有1片发生了鳞爆，鳞爆发生率为14.3%，表明该冷轧钢 板抗搪瓷鳞爆性能较好。

实施例2

参考图1和2，本实施例的冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法包括 如下步骤：；

1）用砂纸将厚度d为0.9mm的DC01冷轧钢板试样3的双面打磨，再依次 用丙酮和无水乙醇清洗；

2）将充氢电解槽1和扩氢电解槽2分别通过O型密封环与试样3的两面接 触并紧固，试样3与两个电解槽1、2的接触面的直径均为 12mm；

3）将试验的温度控制在25±0.5℃；

4）在充氢电解槽1和扩氢电解槽2中同时加入0.1mol/L NaOH溶液，并 使试样3全部浸入所述溶液中，其中，在充氢电解槽1中，试样3作为阴 极，铂丝或铂片4作为阳极，在扩氢电解槽2中，设有参比电极5；

5）采用电位差计7测量扩氢电解槽2中试样3的电位值，待试样3的电位 值稳定后，在充氢电解槽1中，立即接通恒电流仪6，保持1.5mA/cm²的 电流密度对试样3进行充氢；

6）当充氢开始时，立即计时，此时为充氢开始时间t₀，同时通过计算 机8获得扩氢电解槽2中试样3的电位值与充氢时间的曲线即电位~时间 曲线，其中，横坐标为充氢时间，纵坐标为试样的电位值，当电位~时 间曲线出现一段近似平行于横坐标的直线时，停止试验；

7）选取充氢开始时间t₀以后的电位~时间曲线为研究对象，过该电位 ~时间曲线C上的试验前期的直线段作一直线L1，并过该电位~时间曲线 C上的试验后期的直线段作另一直线L2，两条直线L1、L2的交点的横坐 标即为氢渗透时间t_b；

8）根据公式KB=t_b /d²计算试样的抗搪瓷鳞爆敏感性值，检测结果参考 表2。对于同一类冷轧板来说，KB值越大，表明其抗搪瓷鳞爆性能越好 。

表2  武钢二冷轧厂生产的DC01冷轧钢板的检测结果

 从上表可以看出，KB的平均值为26.9。搪瓷制作试验结果表明，  7片该钢种试样全部都没有发生鳞爆，鳞爆发生率为0%，表明该冷轧钢 板抗搪瓷鳞爆性能很好。

实施例3

参考图1和2，本实施例的冷轧钢板搪瓷鳞爆敏感性的电位测量法包括 如下步骤： 

1）用砂纸将厚度d为1.0mm的DC03冷轧钢板试样3的双面打磨，再依次 用丙酮和无水乙醇清洗；

2）将充氢电解槽1和扩氢电解槽2分别通过O型密封环与试样3的两面接 触并紧固，试样3与两个电解槽1、2的接触面的直径均为15mm；

3）将试验的温度控制在25±0.5℃；

4）在充氢电解槽1和扩氢电解槽2中同时加入0.1mol/L NaOH溶液，并 使试样3全部浸入所述溶液中，其中，在充氢电解槽1中，试样3作为阴 极，铂丝或铂片4作为阳极，在扩氢电解槽2中，设有参比电极5；

5）采用电位差计7测量扩氢电解槽2中试样3的电位值，待试样3的电位 值稳定后，在充氢电解槽1中，立即接通恒电流仪6，保持1.5mA/cm²的 电流密度对试样3进行充氢；

6）当充氢开始时，立即计时，此时为充氢开始时间t₀，同时通过计算 机8获得扩氢电解槽2中试样3的电位值与充氢时间的曲线即电位~时间 曲线，其中，横坐标为充氢时间，纵坐标为试样的电位值，当电位~时 间曲线出现一段近似平行于横坐标的直线时，停止试验；

7）选取充氢开始时间t₀以后的电位~时间曲线为研究对象，过该电位 ~时间曲线C上的试验前期的直线段作一直线L1，并过该电位~时间曲线 C上的试验后期的直线段作另一直线L2，两条直线L1、L2的交点的横坐 标即为氢渗透时间t_b；

8）根据公式KB=t_b /d²计算试样的抗搪瓷鳞爆敏感性值，检测结果参考 表3。对于同一类冷轧板来说，KB值越大，表明其抗搪瓷鳞爆性能 越好。

表3  武钢一冷轧厂生产的DC03冷轧钢板的检测结果

 从上表可以看出，KB的平均值为22.5。搪瓷制作试验结果表明，  7片该钢种试样全部发生了鳞爆，鳞爆发生率为100%，表明该冷轧钢板 抗搪瓷鳞爆性能较差。