一种测试带锈钢样锈层与基体结合性能的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种测试带锈钢样锈层与基体结合性能的装置，由框架和夹具组成，框架由基座、支撑架和顶板组成，夹具由载样台底板、载样台面弹性垫、钢样上表面测试用弹性垫及钢样上表面压板、5个相同的紧固螺杆组成，紧固螺杆安插在顶板和钢样上表面压板之间，在载样台底板与载样台面弹性垫之间安置测压感应探头，探头连接至测压表，本实用新型的优点和效果在于，采用该装置能够定量反映带锈钢样锈层与基体的结合性能，为研究新钢种提供耐蚀性依据；其装置结构简单、造价成本低、易于维护。
【专利说明】一种测试带锈钢样锈层与基体结合性能的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于钢铁腐蚀检测【技术领域】，涉及一种测试带锈钢样锈层与基体结合性能的装置，特别适用于带锈钢样表面锈层与基体的结合程度定量测试。
【背景技术】
[0002]钢的腐蚀是一个普遍而严重的问题，其中大气腐蚀造成的损失约占全部腐蚀损失的一半。而每年由于钢结构腐蚀造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%?4%。目前，全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失已高达数千亿美元以上；因此，为了解决钢在大气中容易腐蚀的问题，人们研制开发了耐候钢。耐候钢相对于碳钢来说具有良好的耐大气腐蚀性能，主要原因之一是经过长期大气暴晒，在其表面上形成了与基体结合牢固、稳定致密的保护性锈层，其阻碍了腐蚀介质的进入；而在碳钢表面形成的锈层疏松，与基体结合性能不够牢固、易脱落、且有微裂纹存在，故对基体不能起到保护作用。
[0003]为了评价耐候钢及碳钢在不同类型大气环境中所形成锈层对基体的保护作用，特别是锈层与基体的结合性能，目前查到的相关方法有:张全成等人发表的“耐候钢表面保护性锈层与基体结合强度的研究”，他们是用压痕法测量耐候钢板锈层/基体体系的界面结合强度。此方法需要对钢样表面锈层进行减薄，之后用硬度计在施加一定的载荷下进行压痕试验，取其开裂或剥落直径以考察耐候钢锈层与基体结合性能。此方法需要固定的硬度计设备，测试后会破坏钢样的基体表面，不能继续开展下一步的腐蚀速率测试。刘国超等人发表的“Cu、Mn的协同作用对低合金钢在模拟海洋大气环境中腐蚀的影响”，他们是用增重法、扫描电镜、X射线衍射、电子探针和X射线光电子能谱等手段研究在模拟海洋大气干湿交替环境下16Mn钢和Cu-Mn耐候钢腐蚀锈层的增重规律、锈层的生长形态、物相、锈层中元素及其化学状态。增重法是在其锈层形成过程中体现出锈层的增长速度，并不能体现出锈层与基体的结合性能；扫描电镜是观察锈层的形貌；X射线衍射是测试锈层物质的物相结构；而电子探针和X射线光电子能谱分别是对锈层进行元素深度分析及合金元素的化学状态分析。它们都不能直接反应锈层与基体的结合性能，并且所用设备非常昂贵。邹妍等人发表的“海洋环境中碳钢表面锈层的性质及研究方法”，他们主要是论述碳钢表面锈层的形貌、组成及形成机理，分别利用电化学阻抗方法测量锈层的导电性和多孔性，利用重量法和电化学技术测量金属材料的腐蚀速度。与测试锈层与基体的结合性能关系不大。
[0004]综上所述，目前还没有可以不破坏金属基体表面，并且能够简便易行、定量地测试带锈钢样锈层与基体结合性能的方法及装置，以满足研究在不同环境中不同钢种表面形成的锈层与基体的结合性能，从中反应材料在其相应环境中的耐蚀性。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种测试带锈钢样锈层与基体结合性能的装置，使用该装置即不破坏金属基体表面，又可以简便易行、定量地测试带锈钢样锈层与基体结合性能、并且兼顾到可以同时测试出其钢样的腐蚀速率。[0006]本实用新型的目的是这样实现的，由框架和夹具组成，框架由基座、支撑架和顶板组成，夹具由载样台底板、载样台面弹性垫、钢样上表面测试用弹性垫及钢样上表面压板、5个相同的紧固螺杆组成，紧固螺杆安插在顶板和钢样上表面压板之间，在载样台底板与载样台面弹性垫之间安置测压感应探头，探头连接至测压表。
[0007]本实用新型的优点和效果在于，采用该装置能够定量反映带锈钢样锈层与基体的结合性能，为研究新钢种提供耐蚀性依据；其装置结构简单、造价成本低、易于维护。
【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1为测试钢样锈层与基体结合性能装置示意图。
[0009]图1中，I为装置基座，2为装置支撑架，3为装置框架顶板，4为载样台底板，5为载样台面弹性垫，6为钢样下表面测试胶带，7为钢样上表面测试胶带，8为钢样上表面测试用弹性垫，9为钢样上表面压板，10~14为紧固螺杆，15为测压表，16为带锈钢样。
【具体实施方式】
[0010]下面结合图1对本实用新型做详细说明。
[0011]如图所示，本实用新型是由框架和夹具组成，框架由基座1、支撑架2和顶板3组成，夹具由载样台底板4、载样台面弹性垫5、钢样上表面测试用弹性垫8、钢样上表面压板9及5个相同的紧固螺杆10、紧固螺杆11、紧固螺杆12、紧固螺杆13、紧固螺杆14组成，紧固螺杆安插在顶板3和钢样上表面压板9之间，在载样台底板4与载样台面弹性垫5之间安置测压感应探头，探头连接至测压表15。
[0012]本实用新型的使用过程是这样的:取一组经过打磨的50mmX 50mmX 5mm耐蚀试验钢样进行脱脂和中和处理，清洗及脱水后，用千分尺测量试样长宽高，并计算其表面积为S，用精度为0.1mg的电子天平分别称量其质量为凡。之后将试验钢样放入周期浸润腐蚀试验机中，按照模拟海洋大气干湿交替腐蚀试验设计开展试验。
[0013]经过7天、15天、30天和60天试验周期后，分别将其带锈钢样从周期浸润腐蚀试验机中小心取出，放入盛有温度≥40°C的去离子水容器中，以20±2次/min.的速度左右摆动，溶解由腐蚀环境给钢样表面带来的NaCl等盐类；将除盐后的带锈钢样用表面皿盛起放入105 ± 1 °C的恒温箱中，保温2h，去除钢样表面锈层中的水分。
[0014]从恒温箱中小心取出带锈钢样，放入干燥器中冷却至室温，再用精度为0.1mg的电子天平分别称量带锈钢样的质量为Mn。
[0015]重新将带锈钢样用表面皿盛起放入105土1°C的恒温箱中，保温2h，进一步去除钢样表面锈层中的水分；之后放入干燥器中至室温，再用天平称量带锈钢样的质量为M12 (精确到0.1mg) ο重复恒温、冷却、称量至Mllr1-Mln ≤0.2mg。
[0016]将经过烘干并恒重的带锈钢样用粘结强度≥2.4N/cm2的用于钢样下表面胶带6，用于钢样上表面胶带7，分别敷于带锈钢样上、下表面，两端留出一定余量以固定载样台底板4、载样台面弹性垫5和钢样上表面测试用弹性垫8、钢样上表面压板9，并赶出锈样表面与胶带之间的残留空气。将敷有胶带的带锈钢样16置于上下带有海绵弹的钢样上表面测试用弹性垫8和载样台面弹性垫5中间，按着顺时针及中部的螺杆依次旋紧紧固螺杆10~14至钢样表面压力表15压力为400±5Pa时，静置3min.。依次旋开紧固螺杆10~14，拿出带锈钢样，揭下钢样下表面胶带6，上表面胶带7。
[0017]称量只带有与基体粘结强度大于2.4N/cm2的带锈钢样质量为M21(精确到0.lmg)。重复粘敷胶带、夹具紧固、揭胶带及称量至M2lr1-M2nS 0.2mg，保证所有与基体结合不牢固锈层均被剥离掉。
[0018]在室温下分别将其带锈钢样放入加有20g/L乌洛托品的15%~18%盐酸中，去除钢样表面的所有锈层，用去离子水清洗裸钢样，并用酒精脱水，用吹风机吹干，放入干燥器中2h。
[0019]用精度为0.1mg的电子天平分别称量裸钢样的质量为M3。
[0020]用公式
【权利要求】
1.一种测试带锈钢样锈层与基体结合性能的装置，其特征在于，它是由框架和夹具组成，框架由基座(I)、支撑架(2)和顶板(3)组成，夹具由载样台底板(4)、载样台面弹性垫(5)、钢样上表面测试用弹性垫(8)及钢样上表面压板(9)及5个相同紧固螺杆组成，紧固螺杆安插在顶板(3)和钢样上表面压板(9)之间，在载样台底板(4)与载样台面弹性垫(5)之间安置测压感应探头，探头连接至测压表(15)。
【文档编号】G01N17/00GK203519451SQ201320624937
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】徐小连, 李琳, 高鹏, 艾芳芳, 陈义庆, 钟彬, 肖宇 申请人:鞍钢股份有限公司