一種冷軋鍍錫鋼板表面鉻含量的檢測方法與流程
2023-10-26 02:57:57
本發明涉及一種冷軋鍍錫鋼板表面鈍化層化學元素含量的檢測方法，特別涉及一種冷軋鍍錫鋼板表面鉻含量的檢測方法，屬於冷軋鋼板表面化學分析技術領域。
背景技術：
鍍錫板（俗稱馬口鐵）是指表面鍍有一薄層金屬錫的鋼板，具有良好的抗腐蝕性能，主要用於食品罐頭工業、化工油漆、醫藥等包裝材料。為了提高鍍錫板抗腐蝕性能，有效控制表面SnO的生成，鍍錫板在生產過程中必須進行鈍化處理。高端鍍錫板產品多用於食品飲料的包裝，為進一步提高鍍錫板的耐蝕性，在鍍錫生產工藝中，通常採用鉻酸鹽陰極電解鈍化法在鍍錫板表面進行鈍化，研究表明，陰極電解鈍化法形成的鈍化層主要由氧化鉻和氫氧化鉻組成，隨鈍化參數的不同，三氧化二鉻和氫氧化鉻的組成亦有差異，鈍化的效果對於鍍錫板耐蝕性，抗硫，附著力等關鍵技術指標存在顯著影響。如氫氧化鉻提高了塗料的浸潤性但降低耐高溫性能，三氧化二鉻提高了塗層的隔絕能力但與塗料的結合力不佳。當鍍錫板表面總鉻含量一定時，其中氫氧化鉻和三氧化二鉻的最佳分配比例可使鍍錫板各項表面質量參數都達到較理想水平，因此為實現較好的綜合性能，需要控制氫氧化鉻和三氧化二鉻在合理的水平上，為實現對鈍化層中氫氧化鉻含量和三氧化二鉻含量的精準調控，需要對鍍錫鋼板表面鈍化層中氫氧化鉻含量和三氧化二鉻含量進行準確檢測。
現有技術有採用XPS（X射線光電子能譜）法測定鈍化層中氫氧化鉻和三氧化二鉻文獻報導，但由於氫氧化鉻和三氧化二鉻的XPS譜峰高度重疊，即使通過解譜分離，也僅能確認是否存在氫氧化鉻和三氧化二鉻，不能夠對兩者分別進行定量檢測。
中國專利申請公布號CN 102411011 A、名稱為鍍錫板表面鉻量的快速測定方法的專利申請公開了一種鍍錫板表面鉻量的快速測定方法，該方法採用X螢光光譜法測定樣板表面溶解前後鉻含量，所得結果為總鉻，不能區分氫氧化鉻和三氧化二鉻。
中國專利申請公布號CN 103901082 A、名稱為鍍錫板表面鉻量電解法自動測量裝置及測定終點判斷方法公開了一種基於電化學溶解測定表面鉻的自動裝置，該裝置所得結果亦為總鉻而非氫氧化鉻和三氧化二鉻。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種冷軋鍍錫鋼板表面鉻含量的檢測方法，主要解決現有冷軋鍍錫鋼板表面鈍化層中氫氧化鉻含量和三氧化二鉻含量無法準確測量的技術問題。
本發明採用的技術方案是：
一種冷軋鍍錫鋼板表面鉻含量的檢測方法，包括以下步驟：
1）取樣，在無汙染、無鏽蝕的待測冷軋鍍錫鋼板上連續截取兩塊尺寸為5cm×10cm試樣，分別用耐酸鹼膠帶封閉試樣的一側表面，試樣另一側未封閉表面為待測面，將兩塊試樣分別標註為試樣1和試樣2；
2）將試樣1置於400mL燒杯中，向燒杯中加入200mL質量濃度為147~490g/L硫酸溶液浸沒試樣，加熱煮沸後保溫0.5~2min，使試樣表面鈍化層從試樣上脫落進入硫酸溶液，從溶液中取出試樣1，將溶液轉移至100mL容量瓶中，用去離子水定容至100mL得到用於測定試樣表面總鉻含量的待測溶液1；
3）將試樣2置於400mL燒杯中，向燒杯中同時加入100mL質量濃度為100~300g/L氫氧化鈉溶液和100mL質量濃度為50~200g/L矽酸鈉溶液浸沒試樣，加熱至70℃後保溫2~10min，使試樣表面鈍化層中氫氧化鉻溶解到氫氧化鈉和矽酸鈉鹼性混合溶液，從溶液中取出試樣2，將溶液轉移至100mL容量瓶中，用去離子水定容至100mL得到用於測定試樣表面氫氧化鉻含量的待測溶液2；
4）用電感耦合等離子體發射光譜儀分別測定步驟2）待測溶液1中試樣表面總鉻含量和步驟3）待測溶液2中試樣表面氫氧化鉻含量，用離峰雙點扣背景法消除雜質元素對於測試的幹擾，待測溶液1中鉻元素含量C1和待測溶液2中鉻元素含量C2均按公式C=a+b×ICr計算，式中，C為鉻元素含量，單位為ug；a為背景等效濃度，單位為ug；b為鉻的光譜強度對質量換算，單位為ug/cps；ICr為待測溶液中鉻的光譜強度，單位為cps。背景等效濃度a和鉻的光譜強度對質量換算b由鉻質量與鉻的光譜強度關係的工作曲線方程確定，具體為：用吸量管分別準確移取0、1.00、3.00、5.00、7.00、9.00、10.00ml質量濃度為10ug/mL的鉻標準溶液於100ml容量瓶中，加入體積濃度為1:10~1:12的稀硫酸溶液，以去離子水定容至100mL，搖勻，用電感耦合等離子體發射光譜儀在波長283.563nm或284.325nm處分別測定鉻光譜強度，通過計算機計算出鉻質量與鉻的光譜強度關係的工作曲線的一元線性回歸方程 確定m=a+b×ICr中a和b值，回歸方程中，m為鉻質量，單位為ug；a為背景等效濃度，單位為ug；b為鉻的光譜強度對質量換算，單位為ug/cps；ICr為鉻的光譜強度，單位為cps；
5）分別計算試樣表面氫氧化鉻和三氧化二鉻含量，試樣表面氫氧化鉻含量按公式CCr(OH)3=C2×1.9813×10-3/S計算，式中，CCr(OH)3為試樣表面氫氧化鉻含量，單位為mg/m2；C2為待測溶液2中鉻元素含量，單位為ug；S為試樣面積，單位為m2；試樣表面三氧化二鉻含量按公式CCr2O3=(C1-C2)×1.4616×10-3/S計算，式中，CCr(OH)3為試樣表面氫氧化鉻含量，單位為mg/m2；C1為待測溶液1中鉻元素含量，單位為ug；C2為待測溶液2中鉻元素含量，單位為ug；S為試樣面積，單位為m2。
進一步，根據鉻元素的化學特性及光譜幹擾，步驟4）中電感耦合等離子發射光譜儀在波長283.563nm或284.325nm測定待測溶液1和待測溶液2中的鉻光譜強度ICr時效果為佳。
本發明方法基於鍍錫鋼板表面鈍化層中鉻的組成分布，結合三氧化二鉻和氫氧化鉻在不同介質中溶解特性的差異，以硫酸溶液溶解鍍錫板表面酸可溶鉻即總鉻，以氫氧化鈉與矽酸鈉混合溶液溶解鍍錫板表面鹼可溶鉻即氫氧化鉻，採用將所測定鹼性介質溶解的鉻含量換算為氫氧化鉻，得到表面鉻中氫氧化鉻含量；將硫酸煮沸溶解的鉻含量減去鹼性介質溶解的鉻含量，再換算為三氧化二鉻，得到表面鉻中三氧化二鉻含量。
本發明方法能夠準確測定陰極電解鈍化冷軋鍍錫鋼板表面鉻中氫氧化鉻和三氧化二鉻含量。
本發明方法實現了鍍錫鋼板表面鈍化層中鉻的總含量、氫氧化鉻含量和三氧化二鉻含量的準確檢測，為冷軋鍍錫鋼板鈍化工藝的精準調控提供了條件，有助於冷軋鍍錫鋼板表面質量的提升。
本發明相比現有技術具有如下積極效果：
1.本發明方法實現了冷軋鍍錫鋼板表面鈍化層中氫氧化鉻含量和三氧化二鉻含量的準確檢測。
2.本發明方法簡便易行，可以在30min內完成檢測。
具體實施方式
一種冷軋鍍錫鋼板表面鉻含量的檢測方法，包括以下步驟：
1）取樣，在無汙染、無鏽蝕的待測冷軋鍍錫鋼板上連續截取兩塊尺寸為5cm×10cm試樣，分別用耐酸鹼膠帶封閉試樣的一側表面，試樣另一側未封閉表面為待測面，將兩塊試樣分別標註為試樣1和試樣2；
2）將試樣1置於400mL燒杯中，向燒杯中加入200mL質量濃度為250g/L硫酸溶液浸沒試樣，加熱煮沸後保溫2min，從溶液中取出試樣1，將溶液轉移至100mL容量瓶中，用去離子水定容至100mL得到用於測定試樣表面總鉻含量的待測溶液1；
3）將試樣2置於400mL燒杯中，向燒杯中同時加入100mL質量濃度為200g/L氫氧化鈉溶液和100mL質量濃度為100g/L矽酸鈉溶液浸沒試樣，加熱至70℃後保溫5min，從溶液中取出試樣2，將溶液轉移至100mL容量瓶中，用去離子水定容至100mL得到用於測定試樣表面氫氧化鉻含量的待測溶液2；
4）用電感耦合等離子體發射光譜儀分別測定步驟2）待測溶液1中試樣表面總鉻含量和步驟3）待測溶液2中試樣表面氫氧化鉻含量，用離峰雙點扣背景法消除雜質元素對於測試的幹擾，待測溶液1中鉻元素含量C1和待測溶液2中鉻元素含量C2均按公式C=a+b×ICr計算，式中，C為鉻元素含量，單位為ug；a為背景等效濃度，單位為ug；b為鉻的光譜強度對質量換算，單位為ug/cps；ICr為待測溶液中鉻的光譜強度，單位為cps。背景等效濃度a和鉻的光譜強度對質量換算b由鉻質量與鉻的光譜強度關係的工作曲線方程確定，具體為：用吸量管分別準確移取0、1.00、3.00、5.00、7.00、9.00、10.00mL質量濃度為10ug/mL的鉻標準溶液於100mL容量瓶中，加入體積濃度為1:11的稀硫酸溶液，以去離子水定容至100mL，搖勻，用電感耦合等離子體發射光譜儀在波長283.563nm處分別測定鉻光譜強度，通過計算機計算出鉻質量與鉻的光譜強度關係的工作曲線的一元線性回歸方程確定m=a+b×ICr中a和b值，回歸方程中，m為鉻質量，單位為ug；a為背景等效濃度，單位為ug；b為鉻的光譜強度對質量換算，單位為ug/cps；ICr為鉻的光譜強度，單位為cps；
5）分別計算試樣表面氫氧化鉻和三氧化二鉻含量，試樣表面氫氧化鉻含量按公式CCr(OH)3=C2×1.9813×10-3/S計算，式中，CCr(OH)3為試樣表面氫氧化鉻含量，單位為mg/m2；C2為待測溶液2中鉻元素含量，單位為ug；S為試樣面積，單位為m2；試樣表面三氧化二鉻含量按公式CCr2O3=(C1-C2)×1.4616×10-3/S計算，式中，CCr(OH)3為試樣表面氫氧化鉻含量，單位為mg/m2；C1為待測溶液1中鉻元素含量，單位為ug；C2為待測溶液2中鉻元素含量，單位為ug；S為試樣面積，單位為m2。