本發明專利技術提出一種基于冰凍-解凍處理的耐候鋼銹層保護能力的評價方法，該方法包括：1.獲取多種待測的帶有銹層的耐候鋼樣品；2.對所述耐候鋼樣品進行冰凍-解凍處理；3.分析冰凍-解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層裂紋變化的影響；4.分析冰凍-解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層交流阻抗擬合電阻值變化的影響；5.評價耐候鋼樣品銹層保護能力，其中銹層裂紋增量越少，且銹層交流阻抗擬合電阻值變化越小的耐候鋼樣品保護能力越強；否則，保護能力越弱。本方法考慮到外界破壞性條件，特別是北方寒冷地區銹層抵御霜凍環境的能力，從一個全新的角度來判定耐候鋼銹層的致密程度，可以真實地反映耐候鋼銹層的保護能力，使判定結果更加真實可靠。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋼鐵材料在大氣環境中的腐蝕，特別涉及耐候鋼銹層保護性能的評價。
技術介紹
裸鋼在大氣環境下腐蝕性能主要是依靠表面形成的穩定致密的腐蝕產物層對腐蝕進度的阻礙實現的。目前人們對腐蝕產物層這種阻礙作用的評價主要有失重法、腐蝕產物分析和電化學法。失重法是用清除表面腐蝕產物后的鋼的單位面積重量損失或單位面積上減薄量來衡量鋼材在某種環境下的腐蝕進度。這是一種評估金屬大氣腐蝕最簡單而且行之有效的宏觀分析方法，能夠真實反映金屬的大氣腐蝕動力學。例如文獻“超低碳貝氏體高強度鋼的 腐蝕性研究”(武漢科技大學學報(自然科學版)，2008，31 (2):127-131)中報道的采用失重法為“超低碳貝氏體高強度鋼的耐海水腐蝕能力高于耐海水腐蝕鋼CrMoAl”這一實驗結果提供了證據；通過觀察失重或減薄曲線的斜率，可以判定鋼在這種環境中某一時刻腐蝕進度的快慢。當曲線與時間軸近似平行時，腐蝕產物中穩定致密的銹層已經形成，鋼的腐蝕過程緩慢發生。這種方法已經得到廣泛的應用，各國家也都制定了腐蝕產物清楚的標準，如我國的標準GB/T 16545-1996。腐蝕產物分析法是通過一系列手段分析腐蝕產物的組成和性能來反映其在鋼抗腐蝕方面的作用的方法。一般人們都采用掃描電鏡顯微鏡或金相顯微鏡來觀察靠近鋼基體的腐蝕產物層的結構和形貌，用XRD或光譜分析腐蝕產物中熱力學穩定態物質的含量，用氮吸附考察腐蝕產物顆粒大小來間接反映銹層的致密性。例如，文獻“低合金耐候鋼在含氯離子環境中的耐腐蝕性能”(材料熱處理學報，2008，23(3) :97-98, 101)中報道用紅外光譜法分析了暴露2年的碳鋼與耐候鋼表面銹層。由于鋼在大氣環境下的腐蝕是電化學腐蝕，所以電化學方法在研究鋼腐蝕產物性能上也有其獨到之處。人們常采用交流阻抗法計算鋼在特定腐蝕溶液中腐蝕產物層的內阻大小，從阻礙電荷交換的能力管理方面來判定鋼銹層抗腐蝕能力。如文獻“近海大氣中耐候鋼和碳鋼抗腐蝕性能的研究”(材料科學與工程，2001，19(2) :12-15, 25)報道對近海大氣中耐候鋼和碳鋼抗腐蝕性能進行的研究。這些方法都是對銹層現有保護能力的評價，然而，在外界破壞條件下(例如在晝夜溫差較大北方，深入耐候鋼銹層的露水對銹層的影響)，銹層抵抗能力的評價方法還沒有人研究，而此時的銹層抵抗能力有很大的不同，能夠更為真實和全面的反映銹層的保護性。
技術實現思路
為克服上述分析中現有判定鋼耐候性的評價手段都忽視了水分的重要作用的不足，本專利技術提出采用冰凍-解凍相結合的方法來判定銹層致密性的情況，可以真實地反映耐候鋼銹層的保護能力，使評價判定結果更加真實可靠。為此，本專利技術的第一個目的在于提出一種，其特征在于，所述判定方法包括如下步驟 步驟I.獲取多種待測的帶有銹層的耐候鋼樣品； 步驟2.對所述耐候鋼樣品進行冰凍-解凍處理，所述冰凍-解凍處理是將所述耐候鋼樣品浸泡至去離子水中30分鐘以上，然后取出，待表面不滴水時放入溫度為-10 -20°C的冰柜中冰凍，冰凍時間在I小時以上，然后取出放入20 30°C的干燥箱中干燥，干燥時間在24小時以上； 步驟3.利用掃描電鏡觀察冰凍-解凍處理前后所述耐候鋼樣品的銹層形貌的變化，分析冰凍-解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層裂紋變化的影響； 步驟4.室溫下，利用電化學工作站測試冰凍-解凍處理前后所述耐候鋼樣品的交流阻抗譜的變化，分析冰凍-解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層交流阻抗擬合電阻值變化的影響，所述測試在質量分數為O. 5%NaCl的水溶液中進行，交流阻抗譜的測試條件為振幅 10mV，頻率范圍為I(T2 IO5HZ ； 步驟5.評價所述耐候鋼樣品銹層的保護能力，其中，經冰凍-解凍處理后所述銹層裂紋增量越少，且所述銹層交流阻抗擬合電阻值變化越小的耐候鋼樣品，銹層越致密，保護能力越強；經冰凍-解凍處理后所述銹層裂紋增量越多，且所述銹層交流阻抗擬合電阻值變化越大的耐候鋼樣品，銹層越疏松，保護能力越弱。優選地，步驟2中所述冰凍-解凍處理是將所述耐候鋼樣品浸泡至去離子水中30分鐘，然后取出，待表面不滴水時放入溫度為_18°C的冰柜中，冰凍時間在I小時，然后取出放入25°C的干燥箱中，干燥時間在24小時。本方法首次利用冰凍與解凍處理對銹層進行評價。耐候鋼的銹層中都或多或少的存在宏觀缺陷(裂紋、孔洞)和微觀缺陷(微孔)。在冰凍的過程中，銹層吸收的水分會因凝固而發生體積膨脹，這會就導致銹層中產生應力，進而使銹層中產生應力導致的裂紋，破壞銹層的完整性。保護性好的致密銹層中由于缺陷較少，冰凍過程對銹層產生的應力較小，并且由于銹層較致密，抵抗應力的能力也較強，因此致密的銹層對冰凍過程造成的破壞有較好的抵抗能力，另外，銹層吸水后，致密銹層比表面積較大，水分被吸附在銹顆粒界面，致使銹層中液態水較少，在冰凍時，這部分吸附在界面上的水并沒有結冰發生體積膨脹，因而冰凍-解凍處理對致密銹層的破壞較輕。而疏松銹層對冰凍過程造成的破壞的抵抗能力較弱。本方法就是通過考察銹層在冰凍與解凍過程中的變化來反映銹層中缺陷的多少，從而判定銹層致密性的大小。在我國北方地區，耐候鋼的服役也會面臨一個問題，即北方冬夜的溫度經常在零度以下，晝夜溫差較大，導致耐候鋼銹層承受反復的霜凍/解凍循環。如果露水深入耐候鋼銹層，則霜凍導致的體積膨脹將在銹層中產生應力，從而危害銹層的完整性。所以，本方法也可以作為評價耐候鋼在北方冬季服役時的保護性。本專利技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明圖I為本專利技術具體實施例中1#和2#試驗鋼在室內暴曬環境下腐蝕60天后的失重圖。圖2為本專利技術具體實施例中1#和2#試驗鋼在不同的環境下腐蝕60天后的銹層電阻柱狀圖。圖3為本專利技術具體實施例中1#和2#試驗鋼在室內+冰凍暴曬環境下腐蝕20天銹層形貌。具體實施例方式實施例I 本實施例中，包括如下步驟 步驟I.獲取多種待測的帶有銹層的耐候鋼樣品； 步驟2.對所述耐候鋼樣品進行冰凍-解凍處理，所述冰凍-解凍處理是將所述耐候鋼樣品浸泡至去離子水中30分鐘，使銹層吸足水分，然后取出，待表面不滴水時放入溫度為-18°C的冰柜中冰凍，冰凍時間在I小時，然后取出放入25°C的干燥箱中干燥，干燥時間在24小時； 在對耐候鋼樣品進行冰凍-解凍處理時，可以利用對耐候鋼樣品進行噴淋的方式使耐候鋼樣品銹層吸足水分，用以代替對耐候鋼樣品的浸泡； 步驟3.利用掃描電鏡觀察冰凍-解凍處理前后所述耐候鋼樣品的銹層形貌的變化，分析冰凍-解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層裂紋變化的影響； 步驟4.室溫下，利用電化學工作站測試冰凍-解凍處理前后所述耐候鋼樣品的交流阻抗譜的變化，分析冰凍-解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層交流阻抗譜擬合電阻值變化的影響，所述測試在質量分數為O. 5%NaCl的水溶液中進行，交流阻抗譜的測試條件為振幅10mV，頻率范圍為I(T2 IO5HZ ； 步驟5.評價所述耐候鋼樣品銹層的保護能力，其中，經冰凍-解凍處理后所述銹層裂紋增量越少，且所述銹層交流阻抗擬合電阻值變化越小的耐候鋼樣品，銹層越致密，保護能力越強；經冰凍-解凍處理后所述銹層裂紋增量越多，且所述銹層交流阻抗擬合電阻值變化越大的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于冰凍？解凍處理的耐候鋼銹層保護能力的評價方法，其特征在于，所述評價方法包括如下步驟：步驟1.？獲取多種待測的帶有銹層的耐候鋼樣品；步驟2.？對所述耐候鋼樣品進行冰凍？解凍處理，所述冰凍？解凍處理是將所述耐候鋼樣品浸泡至去離子水中30分鐘以上，然后取出，待表面不滴水時放入溫度為？10～？20℃的冰柜中冰凍1小時以上，然后取出放入20～30℃的干燥箱中干燥24小時以上；步驟3.？利用掃描電鏡觀察所述冰凍？解凍處理前后所述耐候鋼樣品的銹層形貌的變化，分析冰凍？解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層裂紋變化的影響；步驟4.？室溫下，利用電化學工作站測試冰凍？解凍處理前后所述耐候鋼樣品的交流阻抗譜的變化，分析冰凍？解凍處理對每種耐候鋼樣品銹層交流阻抗擬合電阻值變化的影響；所述測試在質量分數為0.5%NaCl的水溶液中進行，交流阻抗譜的測試條件為：振幅10mV，頻率范圍為10？2～105HZ；步驟5.？評價所述耐候鋼樣品銹層的保護能力，其中，經冰凍？解凍處理后所述銹層裂紋增量越少，且所述銹層交流阻抗擬合電阻值變化越小的耐候鋼樣品，銹層越致密，保護能力越強；經冰凍？解凍處理后所述銹層裂紋增量越多，且所述銹層交流阻抗擬合電阻值變化越大的耐候鋼樣品，銹層越疏松，保護能力越弱。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張旭，楊善武，張文華，賀信萊，尚成嘉，王學敏，郭暉，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：發明
國別省市：
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