一种分析耐候钢表面锈层成分的方法、系统、设备及介质与流程
1.本发明涉及腐蚀与防护技术领域，尤其涉及一种分析耐候钢表面锈层成分的方法、系统、设备及介质。
背景技术：
2.耐候钢抗大气腐蚀性能相对于碳钢表现出明显的优势。经研究发现耐候钢的抗大气腐蚀能力与其表面逐渐形成的致密氧化层有关，该氧化层可阻止腐蚀介质的进入，从而阻止或者减缓钢铁材料锈蚀的继续发展。因此，对耐候钢表面锈层开展相关研究十分重要也很必要。
3.现有技术中，对耐候钢表面锈层的研究目前主要停留在数据搜集以及定性分析阶段，分析方法主要有：一、利用扫描电镜观察锈层截面形貌；二、将耐候钢表面锈层刮下来，利用红外光谱、拉曼光谱、x射线衍射光谱分析锈层组分；三、利用电化学测试得到锈层阻抗大小，推断锈层氧化进程等。另外锈层中α-feooh的致密性较好，特别是内锈层中α-feooh含量的提供高能明显的提高整个锈层的耐蚀性能，因此，能较好地分析出内锈层的成分及各成分的含量，对评价耐候钢的耐蚀性提供了强有力的支撑。而红外光谱、拉曼光谱、x射线衍射光谱都能较好地分析耐候钢表面锈层组分，但这些方法需要将锈层从试样表面刮下来，且有的试验方法如x射线衍射光谱在测试时，锈层的质量需要达到2g左右，这些方法虽然可以解决锈层组分的问题，但是也有一定的不足之处，一方面将锈层从试样表面刮下来破坏了锈层，也可能存在刮不干净，导致分析结果不全面；另一方面锈层刮下来后，已经将内外锈层混在一起，这样的话测出来的锈层成分分布情况，从而无法区分内、外锈层的差异，由此影响了对材料的整个锈蚀进程及后期耐蚀性的判断和分析。
技术实现要素：
4.本技术实施例通过提供一种分析耐候钢表面锈层成分的方法、系统、设备及介质，至少部分解决了现有技术中切割截面和挂锈层会破坏锈层内、外锈层的差异的技术问题，实现了对锈层分析更为准确的检测和分析的技术效果。
5.第一方面，为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了如下技术方案：
6.一种分析耐候钢表面锈层成分的方法，包括：
7.对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理；
8.通过辉光放电的激发对上述区域不同深度的锈层进行剥离；
9.对任一上述锈层的组分进行拉曼光谱分析。
10.可选的，上述通过辉光放电的激发对上述区域不同深度的锈层进行剥离的步骤，还包括：
11.通过控制上述辉光放电激发的激发时间，对上述区域不同深度的锈层进行剥离。
12.可选的，上述通过辉光放电的激发对上述区域不同深度的锈层进行剥离的步骤，还包括：
13.在初次进行剥离并完成拉曼光谱分析后，利用带有定位装置的夹具对上述区域进行定位；
14.当基于同一上述区域进行二次剥离时，基于上述定位通过预设传动机构恢复至原始位置。
15.可选的，上述利用带有定位装置的夹具对上述区域进行定位的步骤，还包括：
16.在上述区域上选取一点作为基准点；
17.控制带有定位装置的夹具夹持上述耐候钢；
18.基于上述定位装置以及对应的预设传动机构建立坐标轴；
19.根据上述坐标轴获取上述基准点的坐标信息。
20.可选的，上述在上述区域上选取一点作为基准点的步骤，还包括：
21.将上述区域设置为圆形状，以上述圆形的圆心作为基准点。
22.可选的，上述对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理的步骤，还包括：
23.利用预设绝缘材料将上述区域填平，并使上述绝缘材料辉光光谱阳极电极的橡胶圈重合。
24.可选的，上述利用预设绝缘材料将上述区域填平的步骤，还包括：
25.利用硅橡胶在上述区域上依次进行填平和晾干，并重复多次。
26.第二方面，提供一种分析耐候钢表面锈层成分的系统，上述系统包括：
27.预处理模块，用于对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理；
28.锈层剥离模块，用于通过辉光放电的激发对上述区域不同深度的锈层进行剥离；
29.分析模块，对任一上述锈层的组分进行拉曼光谱分析
30.第三方面，提供一种电子设备，上述电子设备包括：存储器、处理器及存储在上述存储器上并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序时实现如第一方面上述方法对应的步骤。
31.第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面上述方法对应的步骤。
32.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
33.利用预设绝缘材质，例如硅橡胶等，对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理，由此使得辉光光谱阳极在进行抽真空时，其真空度能达到分析要求，从而对试样表面锈层进行逐层剥离锈层。并对处理后的样品表面的组分进行原位无损分析，通过辉光激发，剥离不同深度的锈层实现对不同深度锈层组分的跟踪分析。同时，设计一个精确的定位装置，实现不同时间段对同一部位进行锈层剥离。从而实现对耐候钢整个锈层由表面到钢基的实时跟踪分析。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本技术提供的一种分析耐候钢表面锈层成分的方法的流程图；
36.图2为本技术提供的s450ew超级耐候钢表面未处理时的拉曼光谱图；
37.图3为本技术提供的s450ew超级耐候钢辉光放电激发60min后表面拉曼光谱图；
38.图4为本技术提供的s450ew超级耐候钢辉光放电激发120min后表面拉曼光谱图；
39.图5为本技术提供的s450ew超级耐候钢辉光放电激发180min后表面拉曼光谱图；
40.图6为本技术提供的一种分析耐候钢表面锈层成分的系统的结构示意图；
41.图7为本技术提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
43.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
45.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”应做广义理解，例如，可以是固定设置，也可以是可拆卸设置，或一体地设置；可以是机械设置，也可以是电设置；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
47.本技术实施例通过提供一种分析耐候钢表面锈层成分的方法、系统、设备及介质，改善了现有技术中切割截面和挂锈层会破坏锈层内、外锈层的差异的技术问题，实现了对锈层分析更为准确的检测和分析的技术效果。
48.本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
49.利用预设绝缘材质，例如硅橡胶等，对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理，由此使得辉光光谱阳极在进行抽真空时，其真空度能达到分析要求，从而对试样表面锈层进行逐层剥离锈层。并对处理后的样品表面的组分进行原位无损分析，通过辉光激发，剥离不同深度的锈层实现对不同深度锈层组分的跟踪分析。同时，设计一个精确的定位装置，实现不同时间段对同一部位进行锈层剥离。从而实现对耐候钢整个锈层由表面到钢基的实时跟踪分析。
50.本技术实施例中，提供了如图1所示的一种分析耐候钢表面锈层成分的方法，该方法包括步骤s101～s103：
51.步骤s101，对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理；
52.需要说明的是，在利用辉光放电进行剥离之前，需要对待处理的耐候钢进行预处理，使辉光光谱阳极在进行抽真空时，其真空度能达到分析要求。故而对耐候钢待处理的区域进行填平。
53.步骤s102，通过辉光放电的激发对上述区域不同深度的锈层进行剥离；
54.需要说明的是，辉光放电发射光谱法是一种依据惰性气体在低气压下放电的原理而发展起来的光谱分析技术。辉光放电光谱法是一种适合于金属、非金属、薄膜、半导体、绝缘体和有机材料分析的表面分析技术。辉光光谱的分析时间较短"一般为几分钟到十几分钟，深度分辨率可以达到纳米级。其他表面分析方法比较，辉光光谱具有分析速度快、定量方便、价格便宜和易于操作等优势。由此本实施例采用辉光放电发射光谱能对试样从表面到钢基进行逐层剥离，从而得到各个元素随深度的含量分布。
55.步骤s103，对任一上述锈层的组分进行拉曼光谱分析。
56.需要说明的是，利用拉曼光谱分析是将由辉光放电激发处理后的待处理区域放入拉曼光谱进样室，选取激发后表面进行该层的物相分析。
57.还需要说明的是，在放入拉曼光谱进样室的过程中，可以采用人工放入曼光谱进样室，也可以设置传送带进行自动运输，例如在接收到来自辉光放电设备激发完毕的信号后，控制夹持待处理耐候钢的夹具，将待处理的耐候钢放置于传送带上，而后由机械臂再放入光谱进样室进行物相分析。
58.进一步地，上述通过辉光放电的激发对上述区域不同深度的锈层进行剥离的步骤，还包括：通过控制上述辉光放电激发的激发时间，对上述区域不同深度的锈层进行剥离。
59.需要说明的是，对于辉光放电设备，不同锈层的剥离可以通过控制辉光放电的激发功率或激发时间进行完成，但对于辉光放电设备来说，控制功率需要掌握功率与不同锈层剥离速度的对应关系，其操作较为复杂。故而本实施例采用恒定功率，采用控制激发时间，来控制剥离深度，也方便操作人员进行观察，提高了便捷性。
60.进一步地，上述通过辉光放电的激发对上述区域不同深度的锈层进行剥离的步骤，还包括：
61.在初次进行剥离并完成拉曼光谱分析后，利用带有定位装置的夹具对上述区域进行定位；当基于同一上述区域进行二次剥离时，基于上述定位通过预设传动机构恢复至原始位置。
62.需要说明的是，锈层的垂直分布情况，往往需要多层同时检测分析，故而需要对同一位置不同深度进行检测，但在第一次检测后，位置已经发生了移动，而重新恢复位置较为繁琐。故而本实施例采用带有定位装置的夹具对待处理的耐候钢进行定位，其中的定位装置可以采用在移动方向上利用多个激光设备基于固定的基准板进行测距，从而获得具有高精度的位置数据。并根据此位置数据通过控制预设传动机构恢复至原始位置。其中传动机构可以是伺服电机驱动丝杆控制夹具移动，也可以伺服电机控制同步带进行移动。
63.进一步地，上述利用带有定位装置的夹具对上述区域进行定位的步骤，还包括：在上述区域上选取一点作为基准点；控制带有定位装置的夹具夹持上述耐候钢；基于上述定位装置以及对应的预设传动机构建立坐标轴；根据上述坐标轴获取上述基准点的坐标信息。
64.需要说明的是，耐候钢上待处理区域可以根据需要进行设置，其形状可以是矩形、圆形、三角形或其他形状。若是矩形，则基准点采用矩形对角线的焦点；若是三角形，则基准点采用重心；若是圆形，则基准点采用圆心。而夹具可以采用带有试样夹的机械臂进行夹取，根据对应的传动机构建立坐标轴，即该基准点就是辉光放电发射光谱仪阳极对应的分析点，定位装置横纵坐标根据分析测试需要进行设置，在定位器上设有0点位置，其他位置相对0点进行对应设置，定位装置横坐标可以左右分别移动，纵坐标上下移动，通过在定位装置上设置坐标位置，确定试样的具体位置，使分析位置为所画硅橡胶圈的中心。由此便于继续二次检测。
65.进一步地，上述在上述区域上选取一点作为基准点的步骤，还包括：
66.将上述区域设置为圆形状，以上述圆形的圆心作为基准点。
67.需要说明的是，因为辉光放电发射光谱阳极为圆形，故而为了尽可能和辉光放电发射光谱阳极贴合，本实施例优选待处理区域为圆形。又因为辉光放电发射光谱阳极为的直径为4mm，因此，将需要分析的部位尽量控制在直径为4mm的圆内，定好圆心，半径选5mm处画圆。
68.进一步地，上述对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理的步骤，还包括：
69.利用预设绝缘材料将上述区域填平，并使上述绝缘材料辉光光谱阳极电极的橡胶圈重合。
70.需要说明的是，对于填平所用材料，因辉光放电发射光谱的特定因素，选用绝缘材料。同时为了便于填平操作，采用流体填平并晾干即可。
71.进一步地，上述利用预设绝缘材料将上述区域填平的步骤，还包括：
72.利用硅橡胶在上述区域上依次进行填平和晾干，并重复多次。
73.需要说明的是，对于绝缘材料，本实施例优选硅橡胶，即利用毛刷沾上硅橡胶画一个半径为6mm的圆，将待处理区域完全覆盖，圆内外径差为2mm，也就是说圆环宽2mm，待硅橡胶干了之后，在相同部位，重复操作3-5次，待硅橡胶完全晾干；这一步旨在将凹凸不平的锈层部分利用硅橡胶填平，让硅橡胶与辉光光谱阳极电极的橡胶圈重合，当开启抽真空时，阳极里的真空度能达到分析要求。
74.现以超级耐候钢s450ew为例，给出具体实验数据进行描述：
75.首先利用拉曼光谱对超级耐候钢表面锈层进行组分分析，即未对s450ew超级耐候钢表面进行处理，如图2所示。锈层在249、384cm-1
处有明显的拉曼特征峰，说明锈层的主要成分为α-feooh和γ-feooh。此时γ-feooh的拉曼峰峰高比α-feooh的拉曼峰峰高略高。
76.而后进行第一层检测，利用辉光放电发射光谱法对带锈层的超级耐候钢s450ew进行预处理，首先将试样夹在定位装置上，设置横坐标x为10mm，纵坐标y为40mm，定位好后，以x和y相交的点为原点，半径为6mm画圆，刷涂硅橡胶，待硅橡胶近干，再刷涂一次，重复涂刷3次，待硅橡胶完全干燥，将试样作为阳极，吸附于辉光放电光谱仪进样室内，使阳极外面垫圈与硅橡胶重合；而后抽真空，等待试样吸附牢靠，真空度达到仪器要求后，开始进行激发。激发功率为20kw，激发时间为60min，测量激发深度在25μm的锈层，待激发完毕后，将试样取下，放入拉曼光谱进样室内，开始拉曼光谱分析，分析结果如图3所示，测得s450ew锈层在229、294、406cm-1
处有明显的拉曼特征峰，与标准图谱对比分析可知，此时锈层的主要成分为α-fe2o3。
77.继续进行第二层的分析(即同一位置二次检测)，且检测深度增加后，将试样再次夹在定位装置上，同样设置为横坐标x为10mm，纵坐标y为40mm，则可以对上次做过辉光分析的部位继续进行分析，激发功率为20kw，由于上一次已经将第一层剥离，故而激发时间依旧设置为60min，测量激发深度在48μm的锈层，待激发完毕后，将试样取下，放入拉曼光谱进样室内，开始拉曼光谱分析，分析结果如图4所示(其结果与直接辉光激发时间120min结果相同)，锈层在251、292、378、676cm-1
处出现了明显的拉曼特征峰，与标准图库对比，可知此处锈层的住哟啊成分为α-feooh和γ-feooh，而676cm-1
处对应的拉曼峰说明此处可能还有fe3o4。对比分析图1和图3发现，图3中251cm-1
处的拉曼峰峰高比图1中251cm-1
处峰高要低一些，说明γ-feooh的含量更低一些，而378cm-1
处拉曼峰峰高比较接近，说明从外到里锈层中α-feooh的含量比较稳定，变化较小。
78.最后继续进行第三层的分析(即同一位置第三次检测)，将试样再次夹在定位装置上，同样设置为横坐标x为10mm，纵坐标y为40mm，则可以对上次做过辉光分析的部位继续进行分析，激发功率为20kw，激发时间依然设置为60min，即前两次测试锈层已经剥离，测试第三层锈层，测量激发深度在68μm的锈层；待激发完毕后，将试样取下，放入拉曼光谱进样室内，开始拉曼光谱分析，分析结果如图5所示(其结果与直接辉光激发时间180min结果相同)，在拉曼光谱上几乎看不到明显的特征峰，说明基本已经激发到了基材，也就表明整个锈层都已经激发掉了。由此达到逐层剥离进行分析的效果，相对于切割截面，不会导致因刀具切应力对锈层造成破坏，尽可能保证锈层在需要深度的完整性。同时相对于刮取锈层来说，也不会造成内外锈层混合，导致无法准确获取垂直方向上锈层元素的分布，从而提高了锈层检测的准确性。
79.基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种分析耐候钢表面锈层成分的系统，如图6所示，包括：
80.预处理模块201，用于对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理；
81.锈层剥离模块202，用于通过辉光放电的激发对上述区域不同深度的锈层进行剥离；
82.分析模块203，对任一上述锈层的组分进行拉曼光谱分析。
83.基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种电子设备，如图7所示，包括：存储器302、处理器301及存储在上述存储器302上并可在上述处理器301上运行的计算机程序，上述处理器301执行上述计算机程序时实现上述分析耐候钢表面锈层成分的方法。
84.基于同一发明构思，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器301执行时实现上述分析耐候钢表面锈层成分的方法。
85.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
86.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流
程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
87.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
88.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
89.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征：
1.一种分析耐候钢表面锈层成分的方法，其特征在于，所述方法包括：对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理；通过辉光放电的激发对所述区域不同深度的锈层进行剥离；对任一所述锈层的组分进行拉曼光谱分析。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过辉光放电的激发对所述区域不同深度的锈层进行剥离的步骤，还包括：通过控制所述辉光放电激发的激发时间，对所述区域不同深度的锈层进行剥离。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过辉光放电的激发对所述区域不同深度的锈层进行剥离的步骤，还包括：在初次进行剥离并完成拉曼光谱分析后，利用带有定位装置的夹具对所述区域进行定位；当基于同一所述区域进行二次剥离时，基于所述定位通过预设传动机构恢复至原始位置。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用带有定位装置的夹具对所述区域进行定位的步骤，还包括：在所述区域上选取一点作为基准点；控制带有定位装置的夹具夹持所述耐候钢；基于所述定位装置以及对应的预设传动机构建立坐标轴；根据所述坐标轴获取所述基准点的坐标信息。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述区域上选取一点作为基准点的步骤，还包括：将所述区域设置为圆形状，以所述圆形的圆心作为基准点。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理的步骤，还包括：利用预设绝缘材料将所述区域填平，并使所述绝缘材料辉光光谱阳极电极的橡胶圈重合。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用预设绝缘材料将所述区域填平的步骤，还包括：利用硅橡胶在所述区域上依次进行填平和晾干，并重复多次。8.一种分析耐候钢表面锈层成分的系统，其特征在于，所述系统包括：预处理模块，用于对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理；锈层剥离模块，用于通过辉光放电的激发对所述区域不同深度的锈层进行剥离；分析模块，对任一所述锈层的组分进行拉曼光谱分析。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7中任一所述的方法步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～7任一项所述方法对应的步骤。
技术总结
本发明公开了一种分析耐候钢表面锈层成分的方法、系统、设备及介质，其包括对耐候钢待处理的区域进行填平和抽真空处理；通过辉光放电的激发对区域不同深度的锈层进行剥离；对任一锈层的组分进行拉曼光谱分析。其能够实现对锈层逐进行层剥离分析的效果，相对于切割截面分析，不会导致因刀具切应力对锈层造成破坏，尽可能保证锈层在需要深度的完整性。同时相对于刮取锈层来说，也不会造成内外锈层混合，导致无法准确获取垂直方向上锈层元素的分布，从而提高了锈层检测的准确性。而提高了锈层检测的准确性。而提高了锈层检测的准确性。
