食品包裝環(huán)境下金屬-涂層體系失效過程的電化學(xué)研究.pdf

1、鍍錫薄鋼板是將鋼的強度、成型性和錫的耐蝕性、美觀外表結(jié)合于一體的材料，具有良好的物理化學(xué)性能，被廣泛用于食品包裝材料領(lǐng)域。但化學(xué)穩(wěn)定性差、耐蝕性不佳是鍍錫薄鋼板在實際運用中存在的主要問題，由此產(chǎn)生的金屬類罐裝產(chǎn)品的腐蝕問題會影響內(nèi)容物的質(zhì)量，致使食品受污染或劣變從而威脅人們的身心健康，食品安全問題會越來越突出。對此，利用涂層技術(shù)在金屬表面覆蓋有機涂層是防止金屬包裝材料腐蝕的有效方法。針對金屬包裝材料的腐蝕問題，了解不同情況下的腐蝕過程和

2、腐蝕機理，以便于更好地滿足貨架期的需求，從根本上提高涂料的防腐能力，延長金屬包裝產(chǎn)品貨架壽命，優(yōu)化涂層生產(chǎn)工藝。對金屬包裝產(chǎn)品不同腐蝕環(huán)境下涂層失效微觀機制進行研究具有極大的現(xiàn)實意義。
　　 實驗選用鍍錫層厚約3微米的鍍錫薄鋼板，分別在空氣中和模擬真空兩種不同的環(huán)境下，通過電化學(xué)阻抗譜、極化曲線測試并結(jié)合SEM、ICP、XPS的顯微組織觀察和元素、腐蝕產(chǎn)物膜的分析，研究了鍍錫薄鋼板在0.1mol/L檸檬酸溶液和氯化鈉溶液中浸泡不

3、同天數(shù)的腐蝕行為。空氣中的EIS圖譜顯示，在浸泡一定時間內(nèi)Nyquist圖在兩種溶液中均出現(xiàn)雙容抗弧的特征，說明腐蝕溶液己透過鍍錫層滲入基體/涂層界面，并且據(jù)SEM和ICP結(jié)果分析，在整個浸泡過程中溶液趨向?qū)w鐵的腐蝕，鍍錫層只能起到機械的外界阻擋保護作用。在無氧的環(huán)境中，EIS圖主要呈現(xiàn)單容抗弧的特征，溶液中檢測到的鐵離子含量很微量而錫離子含量較多，錫作為陽極是優(yōu)先溶解的，對基體鐵起到電化學(xué)的保護作用。
　　 針對內(nèi)壁為環(huán)氧

4、酚醛有機涂層的鍍錫薄鋼板試樣，研究了其在一種酸性功能飲料浸泡300天過程中的涂層失效過程及基體金屬腐蝕狀況。主要進行的電化學(xué)實驗為電化學(xué)阻抗譜和電化學(xué)噪聲測試，并對試樣在典型浸泡時期的表面腐蝕形貌、元素成分做了具體分析。根據(jù)電化學(xué)測試結(jié)果并結(jié)合SEM、SPM和ICP分析可初步得知有機涂層在浸泡150天左右保護性能顯著下降，Nyquist圖出現(xiàn)雙容抗弧的特征，涂層表面開始有起泡的現(xiàn)象發(fā)生；在浸泡300天左右表面出現(xiàn)明顯點蝕斑點，涂層電阻R