GB/T 28290-2012 电镀锡钢板表面铬量的试验方法

　　ICS 77. 140. 01 H 25

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 28290—2012

　　电镀锡钢板表面铬量的试验方法

　　Methodsfordetermination ofsurfacechromium on electrolytictinplate

　　2012-05-11发布 2013-02-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 28290—2012

　　前 言

　　本标准中的比色法参考 ASTM A623M—08《镀锡板标准规范总则》附录 A7制定 ,增加了电解法 。本标准中的比色法与 ASTM A623M—08附录 A7比较 ,主要变化是 :

　　— 增加了术语和定义 ;

　　— 增加了原理 ;

　　— 增加了试样 ;

　　— 对分光光度计的校准部分补充了校准曲线的技术内容 ;

　　— 对试验结果的计算补充了数值修约的内容 。

　　本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归 口 。

　　本标准起草单位 :武汉钢铁(集团)公司 、冶金工业信息标准研究院 。

　　本标准主要起草人 :单凯军 、李小杰 、刘宝石 、黄柏华 、侯捷 、余文莉 、陈晓红 。

　　Ⅰ

　　GB/T 28290—2012

　　电镀锡钢板表面铬量的试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了用比色法 、电解法测定电镀锡板表面铬量的原理 、试剂 、试验装置 、试样 、试验条件和步骤 、试验结果的计算 、试验报告等 。

　　本标准适用于电镀锡板表面铬量的测定 。 比色法作为仲裁法 。 电解法作为快速测定方法 ,推荐用于不小于 2 mg/m2 的表面铬量测定 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　电镀锡板表面的铬 surfacechromium on electrolytic tinplate

　　为了提高电镀锡板的耐腐蚀性能 ,镀锡后进行钝化处理时 ,在电镀锡板表面沉积的铬 。

　　4 比色法

　　4. 1 原理

　　用氢氧化钠和磷酸钠混合溶液使电镀锡板表面的钝化膜溶解 ;用高锰酸钾溶液使钝化膜中的铬氧化为六价 ;用二苯基 碳 酰 二 肼 溶 液 显 色 , 用 比 色 法 测 出 铬 量 , 除 以 试 样 表 面 积 , 即 得 出 单 位 面 积 上 的铬量 。

　　4. 2 试剂

　　4. 2. 1 试剂和水的纯度 :本试验采用分析纯试剂和蒸馏水 ,或纯度相当的水 。

　　4. 2. 2 氢氧化钠(NaOH)-磷酸钠(Na3PO4 )溶液 :称取 40. 0 g氢氧化钠和 50. 0 g磷酸钠溶入水中 ,稀释至 1. 0 L。

　　4. 2. 3 硫酸(H2SO4 )溶液(1+3) :取 100 mL浓硫酸(ρ1. 84g/mL)缓慢加入 300 mL水中 ,摇匀 。

　　4. 2. 4 高锰酸钾(KMnO4 )饱和溶液 。

　　4. 2. 5 盐酸(HCl,ρ1. 19g/mL) 。

　　4. 2. 6 二苯基碳酰二肼(C13 H14N4 O)溶液 :称取 0. 2 g二苯基碳酰二肼 ,溶入 10. 0 mL丙酮 , 10. 0 mL乙醇(95%)10. 0 mL磷酸(85%) ,10. 0 mL水的混合液中 。 临用前配制 ;一旦变色应重新配制 。

　　4. 2. 7 铬标准溶液 A(含铬量 0. 5 mg/mL) :称取 1. 4140 g重铬酸钾(K2Cr2 O7 )溶入水中 ,稀释到 1. 0 L。

　　4. 2. 8 铬标准溶液 B(含铬量 0. 01 mg/mL) :用移液管吸取 20 mL标准溶液 A移入容量瓶中 ,用水稀

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　　GB/T 28290—2012

　　释到 1. 0 L。

　　4. 3 试样

　　4. 3. 1 取样

　　从镀锡板生产线或镀 锡 板 包 中 切 取 或 抽 取 平 直 的 样 张 , 取 样 时 注 意 保 护 试 验 板 表 面 不 受 损 伤 和污染 。

　　4. 3. 2 样品制备

　　冲取直径约 60 mm 的试样圆片 。 冲取位置在试验板宽度方向的中部 。

　　4. 4 试验条件和步骤

　　4. 4. 1 钝化膜的溶解

　　将圆形试样沿任一直径轻 微 弯 曲 , 放 入 盛 有 沸 腾 的 25 mL 氢 氧 化 钠-磷 酸 钠 溶 液(4. 2. 2) 的 烧 杯(250mL)中,煮沸 1. 5 min,取出样片至烧杯口正上方 ,用少量蒸馏水冲洗 ,然后将冲洗后的样片放入另一只已盛有沸腾的 25 mL硫酸溶液(4. 2. 3)的烧杯(250mL)中,煮沸时间严格控制在 1 min,取出样片至烧杯口正上方 ,用少量蒸馏水冲洗 ,最后将第二只烧杯中的试验液倒入第一只烧杯中 ,用少量蒸馏水冲洗第二只烧杯壁至少 3 次 ,将冲洗液倒入第一只烧杯中 。溶液煮沸过程中应防止溶液溅出 。

　　若要进行一面铬量的测量 ,可以用方便适用的方式将试样的另一面封住 ,然后按上述步骤进行 。

　　4. 4. 2 铬的氧化

　　加热试样溶液至沸腾 ;加入(1~ 2)滴高锰酸钾饱和溶液(4. 2. 4) ,高锰酸钾溶液的加入量应能保持溶液为粉红色 ;煮沸 3 min~4 min,使铬完全氧化 ;加入 5滴盐酸(4. 2. 5) ,继续煮沸 3 min~ 5 min,直至粉红色消散为止 。如不褪色可以增加盐酸的加入量 。溶液煮沸过程中应防止溶液溅出 。

　　4. 4. 3 试样溶液的显色

　　将试样溶液转入 100 mL容量瓶 ,在水中冷却至室温 。加入二苯基碳酰二肼溶液(4. 2. 6)3 mL,用水稀释至刻度 。在对每一片试样进行试验的同时 ,应配备一份空白溶液 ,空白溶液的成分 、每种成分的加入顺序和加入量 、加热和冷却过程应与试样溶液相同 ,不同的是空白溶液没有处理过试样 。

　　4. 4. 4 吸光度的测定

　　二苯基碳酰二肼溶液加入试验溶液后 30min内 ,用分光光度计在波长 540 nm 处测量吸光度 ,可选用 2 cm 的比色皿 。

　　4. 4. 5 分光光度计的校准

　　从铬标准溶液 B 吸取 0. 5 mL、1. 0 mL、1. 5 mL、2. 0 mL、3. 0 mL、4. 0 mL、5. 0 mL(对于低铬钝化镀锡板分别取 0. 2 mL、0. 4 mL、0. 6 mL、0. 8 mL、1. 0 mL、1. 2 mL、1. 4 mL)分别加入七只 250 mL烧杯中 。按照试验步骤 4. 4. 1~4. 4. 3进行试验 , 同时配备空白溶液 。标准溶液系列和空白溶液都没有处理过试样 。按照 4. 4. 4 的条件测定吸光度 , 以标准溶液的含铬量为横坐标 , 以标准溶液吸光度与空白溶液吸光度之差为纵坐标绘制校准曲线 。标准溶液系列的含铬量范围应覆盖待测试样溶液的含铬量 。

　　4. 5 结果计算

　　镀锡板表面的铬量按公式(1)计算 :

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　　M ……………………………( 1 )

　　式中 :

　　M — 镀锡板表面的铬量 ,单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　A — 试样总面积 ,单位为平方厘米(cm2 ) ;

　　m — 试样溶液中的含铬量 ,单位为毫克(mg) 。

　　在校准曲线上确定一点 ,该点的纵坐标表示试样溶液吸光度与空白溶液吸光度差值 ,该点的横坐标即为 m 的值 。

　　试验结果按 GB/T 8170修约 ,保留小数点后一位 。

　　5 电解法

　　5. 1 原理

　　在磷酸盐缓冲溶液中 ,试样作为阳极 ,通过恒定电流电解 ,使试样表面的铬氧化成六价铬 ,测量电解曲线 ,利用校准系数计算铬的量 ,用以表征电镀锡板的表面铬量 。

　　5. 2 试剂

　　5. 2. 1 蒸馏水或去离子水 。

　　5. 2. 2 磷酸盐缓冲溶液 :6. 06 g Na2 HPO4 +1. 61 g NaH2PO4 溶解于 1 L蒸馏水或去离子水中 。

　　5. 3 试验装置

　　5. 3. 1 试验装置由直流稳流电源 、电解槽 、记录仪和试样夹等部分组成 ,见图 1。也可采用无纸化记录设备 。

　　说明 :

　　1— 记录仪 ; 6— 试验液 ;

　　2— 直流稳流电源 ; 7— 电解槽 ;

　　3— 搅拌器 ; 8— 碳棒 ;

　　4— 试样夹 ; 9— 试样 。

　　5— 参比电极 ;

　　注 1: 图中参比电极 5应与碳棒 8保持适当距离 。

　　注 2: 参比电极可采用甘汞电极 。

　　图 1 电解法测量铬量装置示意图

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　　5. 4 试样

　　5. 4. 1 按 4. 3. 1要求取样 。

　　5. 4. 2 冲取直径约 60 mm 的试样圆片 ,有效试验面积应不小于 1 500 mm2 。

　　5. 5 试验条件和步骤

　　5. 5. 1 碳棒 、参比电极按图 1 接线 。 接通搅拌器 ,使试验液保持运动状态 。 调定记录仪 , 电位范围为1 V,走纸速度为 20 mm/min,作好记录准备 。

　　5. 5. 2 将待测试样夹入试样夹具 ,放入电解槽内 ,接通记录仪后 ,立即接通电解电流 ,试样为阳极 , 电流密度为 50 μA/cm2 。此时记录仪上记录出电解曲线(见图 2) 。

　　图 2 测量铬量电解曲线示意图

　　5. 5. 3 根据电解曲线 , 当电位超过 200 mV后 , 即可停止测量 ,关断记录仪 、搅拌器 、稳流电源 ,取出试样夹 。

　　5. 5. 4 用水将试样夹冲洗干净 ,取出试样 ,翻面装入试样夹 ,重复 5. 5. 2 和 5. 5. 3 步骤 , 即可测得试样另一面的电解曲线 。

　　5. 5. 5 从所记录的电解曲线上求得起始点 A, 自点 A起取 200 mV 的水平距离 ,得到点 B, 自点 B平行于时间轴引直线 ,与曲线相交 ,得到点 C,测量线段 BC的长度 。

　　5. 5. 6 推荐电解液的测量周期为每 150次进行更换 ;非经常检测时 , 电解液每周进行更换 。

　　5. 6 校准

　　5. 6. 1 沿镀锡板轧制方向的同一部位依次制取试样 ,分为奇数组和偶数组 。其中一组的每片试样用比色法测定表面铬量 ,另一组的每片试样用电解法记录电解曲线 ,按 5. 5. 5测量线段 BC的长度 。 每组求得平均值 。

　　5. 6. 2 对表面铬量不同的镀锡板 ,按 5. 6. 1进行试验 。 至少得到表面铬量不同的 3 组试验结果 ;所取试样的表面铬量应复盖待测试样表面铬量的范围 。

　　5. 6. 3 根据 5. 6. 1 和 5. 6. 2 的试验结果 ,求出线段 BC的单位长度代表的表面铬量 ,作为校准系数 C。测定方法见附录 A。

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　　5. 7 试验结果计算

　　试验结果按公式(2)计算 :

　　M =C × L …………………………( 2 )

　　式中 :

　　M — 表面铬量 ,单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　C — 校准系数 ,单位为毫克每平方米每毫米(mg/m2 · mm-1) ;

　　L — 线段 BC的长度 ,单位为毫米(mm) 。

　　试验结果按 GB/T 8170修约 ,保留到整数位 。

　　6 试验报告

　　试验报告应包括下列项 目 :

　　a) 本标准号 ;

　　b) 试验方法 : 比色法或电解法 ;

　　c) 试样总面积 ;

　　d) 试验时间 ;

　　e) 试验结果 ;

　　f) 试验者姓名 。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　电解法中校准系数的测定方法

　　A. 1 样品制备

　　在镀锡板中部沿轧制方向冲取一系列直径约 60 mm 的试样圆片(见图 A. 1) , 总数不少于 6 片 ,分成奇数组(1,3, ……)和偶数组(2,4, ……) 。

　　图 A. 1 校准系数测定取样示意图

　　A. 2 比色法测定

　　将奇数组试样分别按比色法试验步骤(4. 4)测定铬量 ,测定结果如式(A. 1)所示 :

　　M = ∑Mi/N ………………………………( A. 1 )

　　式中 :

　　M — 试样组铬量表面平均值 ,单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　Mi — 试样组中每片试样表面铬量 ,单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　N — 试样组中得试样片数 。

　　平均铬量的结果保留到小数点后一位 。

　　A. 3 电解法测定

　　将偶数组试样分别按电解法试验步骤(5. 5)测电解曲线 ,测定结果按式(A. 2)计算 。

　　C=M/L ………………………………( A. 2 )

　　式中 :

　　C — 校准系数 ,单位为毫克每平方米每毫米(mg/m2 · mm-1) ;

　　M — 比色法测得的表面铬量平均值 ,单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　L — 电解法测得的 BC段长度的平均值 ,单位为毫米(mm) 。

　　校准系数 C,保留到小数点后两位 。

　　A. 4 样品铬量取值范围

　　选取至少 3组表面铬量不同的样品,覆盖 日 常检测的铬量范围 ,重复上述测量步骤 A. 1~ A. 3,得到至少 3个校准系数 ,取其平均值 ,得到最终的校准系数 。

　　对不同工艺生产的电镀锡板 , 电解法的校准系数可能略有不同 ,可以通过试验进行验证 。

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 2520 冷轧电镀锡薄钢板