一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置與方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，在底座上同軸均勻設置三個圓孔，在三個圓孔內(nèi)分別垂直設置三根支架，支架與底座通過螺紋連接，在底座的上方水平設置蓋板，在蓋板上設置與底座上圓孔尺寸相同的三個圓孔，三根支架從中穿過，蓋板可沿支架上下移動，蓋板的中央位置設置有旋轉(zhuǎn)電極平臺，旋轉(zhuǎn)電極平臺的上平面設置有進氣口、出氣口、參比電極接口和對電極接口，旋轉(zhuǎn)電極平臺上方設置有固定蓋。本裝置可對金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕過程進行原位的在線檢測，使用操作簡捷，測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定準確，適用于各種尺寸規(guī)格的金屬食品包裝罐?！緦＠f明】一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置與方法
技術領域：
[0001]本發(fā)明涉及原位腐蝕檢測裝置，尤其涉及一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置與方法?！?br>背景技術：
】[0002]金屬包裝材料，主要分為鋼材和鋁材兩大類;而每一類又包含若干品種，各有自己的適用范圍。相對于其他金屬包裝材料，鋼材具備一定的優(yōu)勢。鋼材來源豐富，能耗和成本較低，至今仍占金屬包裝材料的首位。包裝用鋼材主要是低碳薄鋼板，因其具有良好的塑性和延展性，制桶制罐工藝性好，有優(yōu)良的綜合防護性能，但沖撥性能沒有鋁材好。鋼制包裝材料最大的缺點是耐蝕性差，易銹，必須對低碳薄鋼板進行鍍鋅、鍍錫、鍍鉻及涂覆適宜的涂料等處理才能使用。[0003]金屬包裝食品罐因其保質(zhì)期長而被廣泛使用，但腐蝕問題也逐年增加，如罐體會因強腐蝕性的內(nèi)容物(特別是酸性內(nèi)容物)而發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物積累到一定濃度就會影響食品的風味和口感，降低食品的質(zhì)量，腐蝕嚴重的情況還會導致金屬食品罐貨架壽命縮短。從宏觀上看，金屬包裝容器的腐蝕常表現(xiàn)為罐內(nèi)食物(飲料)的變色、變味、變質(zhì)或罐體內(nèi)面發(fā)黑(黑色硫化斑)、罐體膨脹(脹聽)及罐體穿孔、泄露等。從衛(wèi)生角度看，腐蝕后包裝食品或飲料中錫、鐵、鋁、銅含量明顯升高，因為長期大量地飲用或食用此類高錫或高鋁含量的食品，可發(fā)生腸胃、心臟、造血方面的疾病和老年癡呆癥等。因此，金屬包裝材料的腐蝕問題不容小視。[0004]鍍錫板大量應用于食品制罐，因此國內(nèi)外對于鍍錫板的宏觀腐蝕、電化學腐蝕、錫鐵合金和鋼基的腐蝕、氫對罐壁的腐蝕、內(nèi)容物對罐體的穿孔腐蝕，以及鋼種成分、錫鐵合金成分、澆鑄工藝、退火工藝，以及內(nèi)容物PH值對于腐蝕的影響進行了一系列的研究(裘大茂，國內(nèi)外鍍錫板現(xiàn)狀及發(fā)展，鋼鐵研究，1994，(2):58-61)，并探究如何在工業(yè)生產(chǎn)上來防止這些腐蝕，從而得到高耐蝕性的鍍錫板。趙宇暉等進行了鍍錫板腐蝕的電化學研究，通過恒電量陽極溶解、極化曲線、電化學阻抗譜等方法的測試，得到了鍍錫板鈍化后耐蝕性明顯提升的結(jié)論([I]趙宇暉，宋莉華，劉志浩，王海杰，王佳，金屬飲料罐用鍍錫板腐蝕性為的電化學研究，全面腐蝕控制，2012，26(7):34-38;[2]趙宇暉，江超，宋莉華，劉志浩，王海杰，王佳，金屬飲料罐腐蝕行為及其作用機理研究，腐蝕科學與防護技術，2012,24(3):223-227)。車瑤、夏大海等分別探究了(涂層)鍍錫板在有氧/無氧環(huán)境下、不同內(nèi)容物情況下的腐蝕過程和機理([l]CheYao,HanZhewenjLuoBingjXiaDahai,ShiJiangbo,GaoZhimingjWangJihui，Corros1nmechanismdifferencesoftinplateinaeratedanddeaeratedcitricacidsolut1n,Int.J.Electrochem.Sc1.,2012,7:9997-10007；[2]XiaDahai,SongShizhe,WangJihui,BiHuichao，JiangYuxuanjHanZhewen,Corros1nbehav1roftinplateinNaClsolut1n,Trans.NonferrousMet.Soc.China,2012(22):717-724)。除了前文介紹的一些評價腐蝕的方法外，還有學者采用其他技術，如線性掃描伏安法(Linearsweepvoltammetry，LSV)，快速獲得鍍錫罐中金屬溶解溢出到內(nèi)容物中的信息(Ton1l0.R，Pizzariell0.A,Tubar0.F,Susmel.S,Doss1.N,Bontempell1.G,Avoltammetricapproachtoanestimateofmetalreleasefromtinplatepromotedbyligandspresentincannedvegetables,JournalofAppliedElectrochemistry,2009,39:979-988)o【
發(fā)明內(nèi)容】[0005]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的缺點，提供了一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置與方法。[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:[0007]—種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，包括底座、底座螺母、支架、蓋板、蓋板螺母、旋轉(zhuǎn)電極平臺、固定蓋、進氣口、出氣口、參比電極接口和對電極接口；在底座上同軸均勻設置三個圓孔，在三個圓孔內(nèi)分別垂直設置三根支架，支架與底座通過螺紋連接，在底座的上方水平設置蓋板，在蓋板上設置與底座上圓孔尺寸相同的三個圓孔，三根支架從中穿過，蓋板可沿支架上下移動，蓋板的中央位置設置有旋轉(zhuǎn)電極平臺，旋轉(zhuǎn)電極平臺的上平面設置有進氣口、出氣口、參比電極接口和對電極接口，旋轉(zhuǎn)電極平臺上方設置有固定蓋。[0008]而且，在所述的底板與三個支架的連接處分別設置3個底板螺母。[0009]而且，在所述的蓋板與三個支架的連接處分別設置3個蓋板螺母。[0010]而且，所述的蓋板與旋轉(zhuǎn)電極平臺為同軸設置，蓋板與旋轉(zhuǎn)電極平臺通過螺紋連接，旋轉(zhuǎn)電極平臺可繞圓心進行轉(zhuǎn)動。[0011]而且，所述的旋轉(zhuǎn)電極平臺和固定蓋為同軸設置，旋轉(zhuǎn)電極平臺的外沿與固定蓋的內(nèi)沿通過螺紋連接。[0012]而且，所述的固定蓋中部設置圓孔，供連接進氣口、出氣口的管道和參比電極、輔助電極通過。[0013]—種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測方法:[0014]步驟1:將待測金屬罐置于檢測裝置的底座中央，調(diào)整蓋板位置，并擰緊蓋板螺母，使蓋板緊壓住罐體；[0015]步驟2:將鉆眼釘依次插入旋轉(zhuǎn)電極平臺的參比電極接口和對電極接口中，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)電極平臺，調(diào)整好位置后使用壓桿將鉆眼釘壓下，在待測罐體頂部分別打出兩個孔；[0016]步驟3:取出鉆眼釘，將參比電極和輔助電極分別從參比電極接口和輔助電極接口插入到罐體溶液中。[0017]步驟4:封閉進氣口，將排氣口連接真空抽氣栗，進行抽氣，使待測罐內(nèi)部與檢測裝置內(nèi)腔間形成封閉真空的整體，以保證整個測量過程的原位環(huán)境。[0018]步驟5:以待測金屬罐體為工作電極，與參比電極和對電極構(gòu)成三電極測量體系，對待測金屬罐進行電化學阻抗測試。[0019]而且，在步驟I中，所述的待測金屬罐為未打開過包裝的金屬罐。[0020]而且，在步驟2中，所述的壓桿由壓桿底座和旋轉(zhuǎn)桿組成，旋轉(zhuǎn)桿可繞壓桿底座轉(zhuǎn)動，壓桿的壓桿底座安裝于檢測裝置的支架的上端，所述的鉆眼釘為椎體結(jié)構(gòu)，直徑為10-15mm，由316L不銹鋼制成。[0021]而且，在步驟3中，所述的參比電極和輔助電極插入罐體溶液后，參比電極和輔助電極的底端記錄罐底的距離為罐體高度的1/5-1/4。[0022]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:本裝置可對金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕過程進行原位的在線檢測，使用操作簡捷，測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定準確，適用于各種尺寸規(guī)格的金屬食品包裝罐?！靖綀D說明】[0023]圖1為本發(fā)明裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。[0024]圖2為本發(fā)明裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。[0025]圖3為壓桿結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]圖4為鉆眼釘結(jié)構(gòu)示意圖。[0027]圖5為不同飲料實罐的阻抗復數(shù)平面圖，空心圓圈為服役3個月的曲線，實心圓圈為服役7個月的曲線，倒三角為服役15個月的曲線。[0028]圖6為不同飲料實罐的罐內(nèi)形貌照片，數(shù)字3為服役3個月，數(shù)字7為服役7個月，數(shù)字15為服役15個月，箭頭所指位置為腐蝕點位。[0029]其中I為蓋板，2為旋轉(zhuǎn)電極平臺，3為固定蓋，4為參比電極接口，5為對電極接口，6為進氣口，7為支架，8為底座螺母，9為底座，10為壓桿，10-1為壓桿底座，10-2為旋轉(zhuǎn)桿，11為鉆眼釘，12為蓋板螺母，13為出氣口。【具體實施方式】[0030]下面結(jié)合附圖與具體的實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述:[0031]—種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，包括底座、底座螺母、支架、蓋板、蓋板螺母、旋轉(zhuǎn)電極平臺、固定蓋、進氣口、出氣口、參比電極接口和對電極接口；在底座上同軸均勻設置三個圓孔，在三個圓孔內(nèi)分別垂直設置三根支架，支架與底座通過螺紋連接，在底座的上方水平設置蓋板，在蓋板上設置與底座上圓孔尺寸相同的三個圓孔，三根支架從中穿過，蓋板可沿支架上下移動，蓋板的中央位置設置有旋轉(zhuǎn)電極平臺，旋轉(zhuǎn)電極平臺的上平面設置有進氣口、出氣口、參比電極接口和對電極接口，旋轉(zhuǎn)電極平臺上方同軸設置有固定蓋，用于固定旋轉(zhuǎn)電極平臺，并與旋轉(zhuǎn)電極平臺配合固定進氣口、出氣口、參比電極接口和對電極接口。[0032]而且，在所述的底板與三個支架的連接處分別設置3個底板螺母。[0033]而且，在所述的蓋板與三個支架的連接處分別設置3個蓋板螺母。[0034]而且，所述的蓋板與旋轉(zhuǎn)電極平臺為同軸設置，蓋板與旋轉(zhuǎn)電極平臺通過螺紋連接，旋轉(zhuǎn)電極平臺可繞圓心進行轉(zhuǎn)動。[0035]而且，所述的旋轉(zhuǎn)電極平臺和固定蓋為同軸設置，旋轉(zhuǎn)電極平臺的外沿與固定蓋的內(nèi)沿通過螺紋連接。[0036]而且，所述的固定蓋中部設置圓孔，供連接進氣口、出氣口的管道和參比電極、輔助電極通過。[0037]一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測方法:[0038]步驟1:將待測金屬罐置于檢測裝置的底座中央，調(diào)整蓋板位置，并擰緊蓋板螺母，使蓋板緊壓住罐體；[0039]步驟2:將鉆眼釘依次插入旋轉(zhuǎn)電極平臺的參比電極接口和對電極接口中，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)電極平臺，調(diào)整好位置后使用壓桿將鉆眼釘壓下，在待測罐體頂部分別打出兩個孔；[0040]步驟3:取出鉆眼釘，將參比電極和輔助電極分別從參比電極接口和輔助電極接口插入到罐體溶液中。[0041]步驟4:封閉進氣口，將排氣口連接真空抽氣栗，進行抽氣，使待測罐內(nèi)部與檢測裝置內(nèi)腔間形成封閉真空的整體，以保證整個測量過程的原位環(huán)境，即在整個檢測測量過程中，檢測裝置和被測金屬罐體整體形成氣密性裝置，檢測的環(huán)境與原始金屬罐體內(nèi)部環(huán)境基本保持一致。[0042]步驟5:以待測金屬罐體為工作電極，與參比電極和對電極構(gòu)成三電極測量體系，對待測金屬罐進行電化學阻抗測試。[0043]而且，在步驟I中，所述的待測金屬罐為未打開過包裝的金屬罐。[0044]而且，在步驟2中，所述的壓桿由壓桿底座和旋轉(zhuǎn)桿組成，旋轉(zhuǎn)桿可繞壓桿底座轉(zhuǎn)動，壓桿的壓桿底座安裝于檢測裝置的支架的上端，所述的鉆眼釘為椎體結(jié)構(gòu)，直徑為10-15mm，由316L不銹鋼制成。[0045]在步驟3中，所述的參比電極和輔助電極插入罐體溶液后，參比電極和輔助電極的底端記錄罐底的距離為罐體高度的1/5-1/4。[0046]實施例1:[0047]待檢測金屬包裝產(chǎn)品為裝有某功能飲料的實罐3個，罐體服役期分別為3個月、7個月和15個月。該飲料罐是由涂覆環(huán)氧酚醛涂層的鍍錫薄鋼板制成的三片罐，環(huán)氧酚醛涂層的厚度約為6μηι，鍍錫層厚度約為3μηι。[0048]使用金屬食品包裝罐內(nèi)腐蝕原位檢測裝置對3個飲料實罐產(chǎn)品進行EIS測試，測試使用AutoLab302Ν電化學工作站，阻抗測試頻率范圍0.01HZ-100kHZ，EIS結(jié)果如圖5所示，參比電極和對電極為氯化銀絲和鉑絲，選用天津艾達恒晟科技發(fā)展有限公司的產(chǎn)品。[0049]服役期為3個月罐體的阻抗復數(shù)平面圖基本呈現(xiàn)一個壓扁的不規(guī)則的容抗弧特征，尚未發(fā)展成為兩個容抗弧的特征，說明有機涂層具有較好的防護作用，有機涂層通過阻止或延緩電解質(zhì)溶液滲入到基底金屬與涂層的界面來達到保護基底金屬的目的。而服役期為7個月和15個月的罐體的阻抗復數(shù)平面圖呈現(xiàn)雙容抗弧特征，表征涂層性能的高頻容抗弧大大減小，而且出現(xiàn)了表征基底金屬鍍錫薄鋼板腐蝕反應特征的低頻容抗弧，表明由于涂層吸水、防護性能變差，電解質(zhì)溶液已經(jīng)滲透通過涂層。[0050]測試后打開實罐進行觀察，如圖6所示，服役期3個月的食品罐內(nèi)無腐蝕斑點；7個月的罐內(nèi)有一處小腐蝕斑點；15個月的罐內(nèi)壁有一直徑約為3cm的大腐蝕斑點，還存在2處小的腐蝕斑點。[0051]以上對本發(fā)明進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。【主權(quán)項】1.一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，其特征在于:包括底座、底座螺母、支架、蓋板、蓋板螺母、旋轉(zhuǎn)電極平臺、固定蓋、進氣口、出氣口、參比電極接口和對電極接口；在底座上同軸均勻設置三個圓孔，在三個圓孔內(nèi)分別垂直設置三根支架，支架與底座通過螺紋連接，在底座的上方水平設置蓋板，在蓋板上設置與底座上圓孔尺寸相同的三個圓孔，三根支架從中穿過，蓋板可沿支架上下移動，蓋板的中央位置設置有旋轉(zhuǎn)電極平臺，旋轉(zhuǎn)電極平臺的上平面設置有進氣口、出氣口、參比電極接口和對電極接口，旋轉(zhuǎn)電極平臺上方設置有固定蓋。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，其特征在于:在所述的底板與三個支架的連接處分別設置3個底板螺母。3.如權(quán)利要求1所述的一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，其特征在于:在所述的蓋板與三個支架的連接處分別設置3個蓋板螺母。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，其特征在于:所述的蓋板與旋轉(zhuǎn)電極平臺為同軸設置，蓋板與旋轉(zhuǎn)電極平臺通過螺紋連接，旋轉(zhuǎn)電極平臺可繞圓心進行轉(zhuǎn)動。5.如權(quán)利要求1所述的一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)電極平臺和固定蓋為同軸設置，旋轉(zhuǎn)電極平臺的外沿與固定蓋的內(nèi)沿通過螺紋連接。6.如權(quán)利要求1所述的一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測裝置，其特征在于:所述的固定蓋中部設置圓孔，供連接進氣口、出氣口的管道和參比電極、輔助電極通過。7.—種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測方法:其特征在于:步驟1:將待測金屬罐置于檢測裝置的底座中央，調(diào)整蓋板位置，并擰緊蓋板螺母，使蓋板緊壓住罐體；步驟2:將鉆眼釘依次插入旋轉(zhuǎn)電極平臺的參比電極接口和對電極接口中，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)電極平臺，調(diào)整好位置后使用壓桿將鉆眼釘壓下，在待測罐體頂部分別打出兩個孔；步驟3:取出鉆眼釘，將參比電極和輔助電極分別從參比電極接口和輔助電極接口插入到罐體溶液中。步驟4:封閉進氣口，將排氣口連接真空抽氣栗，進行抽氣，使待測罐內(nèi)部與檢測裝置內(nèi)腔間形成封閉真空的整體，以保證整個測量過程的原位環(huán)境。步驟5:以待測金屬罐體為工作電極，與參比電極和對電極構(gòu)成三電極測量體系，對待測金屬罐進行電化學阻抗測試。8.如權(quán)利要求7所述的一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測方法，其特征在于:在步驟I中，所述的待測金屬罐為未打開過包裝的金屬罐。9.如權(quán)利要求7所述的一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測方法，其特征在于:在步驟2中，所述的壓桿由壓桿底座和旋轉(zhuǎn)桿組成，旋轉(zhuǎn)桿可繞壓桿底座轉(zhuǎn)動，壓桿的壓桿底座安裝于檢測裝置的支架的上端，所述的鉆眼釘為椎體結(jié)構(gòu)，直徑為10-15mm，由316L不銹鋼制成。10.如權(quán)利要求7所述的一種用于評價金屬食品包裝罐內(nèi)壁腐蝕的原位檢測方法，其特征在于:在步驟3中，所述的參比電極和輔助電極插入罐體溶液后，參比電極和輔助電極的底端記錄罐底的距離為罐體高度的1/5-1/4?！疚臋n編號】G01N17/02GK106092871SQ201610598730【公開日】2016年11月9日【申請日】2016年7月22日公開號201610598730.5,CN106092871A,CN106092871A,CN201610598730,CN-A-106092871,CN106092871A,CN106092871A,CN201610598730,CN201610598730.5【發(fā)明人】王吉會,李秋實【申請人】天津大學