金屬包裝材料的腐蝕失效過程和腐蝕檢測.pdf

1、金屬包裝材料其缺點之一就是容易發(fā)生腐蝕，其腐蝕機制尚未探明，而金屬包裝實罐產品的腐蝕檢測也存在困難。本文針對金屬包裝材料鍍錫薄鋼板在功能飲料和氯化鈉溶液中的腐蝕實效過程與機制以及金屬包裝實罐的腐蝕檢測而開展的。
　　采用電化學阻抗譜技術，結合掃描電鏡（SEM）、能量散射X射線譜（EDS）、X射線光電子能譜（XPS）、掃描探針顯微鏡（SPM）等表面分析技術，研究了鍍錫薄鋼板平板試樣在功能飲料和氯化鈉溶液中的腐蝕行為并探討了腐蝕機制。

2、結果表明，兩者腐蝕機制完全不同。在功能飲料中主要是有機酸對鍍錫薄鋼板的腐蝕，鍍錫薄鋼板在功能飲料中浸泡24天后其表面的腐蝕產物膜由外層的富錫層和內層的富鐵層組成，XPS結果表明其成分主要是Sn(II)/Sn(IV)與檸檬酸陰離子及Fe(III)與檸檬酸陰離子組成的化合物；而在氯化鈉溶液中主要是對鍍錫層缺陷處暴露的基底金屬碳鋼的腐蝕，其腐蝕產物主要是γ-FeOOH。
　　根據涂覆鍍錫薄鋼板在氯化鈉溶液和功能飲料中的EIS特征和EN特

3、征，利用低頻阻抗模值和噪聲電阻值評價了涂覆鍍錫薄鋼板的耐蝕性能，并探討了涂覆鍍錫薄鋼板在氯化鈉溶液和功能飲料中的腐蝕機制。結果表明，其腐蝕過程主要分為涂層的潤濕和涂層下金屬的腐蝕兩個階段，而潤濕過程通常只有幾天。
　　發(fā)展了快速評價涂層失效程度的方法，提出了利用電化學阻抗譜（EIS）中Bode圖中頻區(qū)（1—100Hz）阻抗模值的變化率為切入點，提取特征參數p作為表征涂層失效程度的參數。實驗結果表明該方法可以用來快速評價有機涂層的失

4、效程度而無需建立等效電路模型。
　　研制了適用于飲料金屬包裝實罐腐蝕檢測的電化學傳感器，并對不同實罐進行了EIS和電化學噪聲（EN）檢測。采用電感耦合離子質譜儀（ICP-MS）技術檢測實罐容器中的金屬離子含量，結果表明隨著服役期的延長，飲料實罐中的金屬離子Fe和Sn的含量增加，而EIS和EN結果表明隨著服役期的延長，涂層電阻、電荷轉移電阻、噪聲電阻則不斷減小，表明腐蝕引發(fā)了離子的溢出，ICP-MS結果與電化學參數具有直接的關聯性。

5、研究結果表明，研制的傳感器可以用于實罐耐蝕性能檢測，并為評估金屬包裝產品的貨架壽命提供科學依據。
　　將混沌分析引入了電化學噪聲的數據分析之中，并針對304不銹鋼、316L不銹鋼、涂覆鍍錫薄鋼板腐蝕過程的電化學電位噪聲進行了初步分析。結果表明：利用電位噪聲的關聯維數可以判斷腐蝕類型，局部腐蝕對應的關聯維數較大而鈍化過程對應的關聯維數較小。
　　本文的部分工作是屬于國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目（No.2011CB610505）