一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法
一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料分析与测试领域的一项实验新技术，特别涉及一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法。
【背景技术】
[0002]在评估腐蚀对于金属的破坏性及估算金属构件的使用寿命时，我们常常需要对金属腐蚀的表面形貌进行研宄，而腐蚀坑的深度是表征材料腐蚀程度的重要参数之一，通过腐蚀坑深度的变化可以分析出试样表面的腐蚀情况。
[0003]以往在对腐蚀坑的深度进行测量时，通常使用腐蚀坑深度测量仪的测量装置，该仪器可以通过自带的千分表来直接测量腐蚀坑的深度。但是该仪器在实际使用过程中存在许多问题，例如仪器测量的探头尺寸过大、探头材质要求过高等，这些问题造成该种深度测量仪在使用上具有一定的局限性。从材料腐蚀的角度来看，由于金属材料的腐蚀形貌非常复杂，通常是不规则、不光滑、凹凸起伏的，用该种深度测量仪对腐蚀坑深度进行测量难度相当大；而且随着腐蚀时间的增加和腐蚀周期的延长，腐蚀过程中会有大量的残留腐蚀产物堵塞在孔口，这就给腐蚀坑深度的测量造成了更大的困难。
[0004]大量研宄文献显示，虽然人们对现有的腐蚀坑深度测量仪在多方面作了一定的改进，例如将千分表的探头根据需要由球状改为针状，改善探头的材质以提高表头强度等，但是仍然没有很好地解决金属腐蚀阶段尤其是发展初期出现的微小点蚀坑的深度无法精确测量等问题。
【发明内容】
[0005]由于经过三维重建后所得到的腐蚀形貌中蕴含着大量的腐蚀信息，它不但直观记录着腐蚀发生的区域、蚀坑的分布情况，而且还包含蚀坑形状以及腐蚀的严重程度等重要腐蚀数据，所以通过对腐蚀图像进行深入分析，可以从中得到有关腐蚀形貌的特征参数。
[0006]鉴于上述【背景技术】中存在的问题和不足，我们充分利用激光共聚焦显微镜的优势，对三维重建后的腐蚀形貌信息进行深入研宄和分析，找出腐蚀坑深度的测量方法。
[0007]本发明的目的在于提供一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，特别适合于金属腐蚀发展初期出现的微小点蚀坑的深度测量。
[0008]本发明具体采用如下技术方案:
[0009]一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析软件进行如下操作:
[0010](I)图像预处理
[0011]对腐蚀坑的3D图像作去噪和平滑处理，具体是进行如下参数设置:
[0012]Filte 设置为 Average ；Pixels 设置为 7 ?9 ;
[0013](2)精确定位分析区域
[0014]在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用“Measure”菜单下的“X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮精确定位分析区域，并将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以测量线和标记点的形式标记出来；
[0015](3)获取腐蚀坑的横向剖面图
[0016]分析区域定位完成后，将“Measure”设置为“Profile”，点击“Topography”按钮，得到腐蚀坑的Profile图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中有两条定位线分别对应于腐蚀坑3D图像上的两个标记点；
[0017](4)完成腐蚀坑的深度和宽度测量
[0018]点击“Diagram”菜单下的“矩形区域测量”工具按钮，在腐蚀坑的Profile图上将鼠标从左边定位线开始逐渐拉至右边定位线为止，拉出的矩形测量框的上下定位线分别对应于待分析腐蚀坑的最高点和最低点，测量定位框完成以后，得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中A表示矩形测量框的面积，w表示腐蚀坑宽度，h值即为待测腐蚀坑的深度测量值。
[0019]至此，腐蚀坑的深度和宽度测量全部完成。
[0020]本发明具有如下优点:
[0021](I)该方法由于利用了试样表面最原始的腐蚀信息，数据来源真实可靠，所以测定出的结果可信度较高。
[0022](2)该方法由于将宏观上微小难辨的腐蚀形貌转变成较为直观形象的腐蚀坑的Profile图(即横向剖面图)，所以更加完整地关注了腐蚀细节，从而大大提高了测量结果的准确性。
[0023](3)该方法有效地弥补了普通深度测量仪测量精度不高、测量范围受限等一些不足之处，进一步拓宽了腐蚀坑的测量范围，利用该方法不仅可以测量腐蚀坑的深度，而且还可以对其宽度进行测量。该方法特别适用于金属腐蚀发展初期而出现的微小点蚀坑的深度测量。
[0024](4)该方法操作简单方便，耗费时间少，实验效率高，是试样局部腐蚀情况评定以及抵抗局部腐蚀能力评价时重要的实验方法之一。
【附图说明】
[0025]图1为实施例中预处理后的腐蚀坑3D图像；
[0026]图2 为实施例中 ZEISS LSM700 “Zen2010” 工具栏；
[0027]图3为实施例中腐蚀坑的定位分析区域；
[0028]图4为实施例中腐蚀坑的Profile图；
[0029]图5为实施例中腐蚀坑的分析测量用工具栏；
[0030]图6为实施例中腐蚀坑的分析和测量结果图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合具体实施例对本发明涉及的一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法作进一步详细描述。
[0032]钢种选用A690，根据JB/T 7901-1999《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》规定做成标准挂片试样，尺寸为50mmX 25mmX 5mm，试样模拟海水环境进行全浸实验，选取腐蚀周期为1.5小时的挂片为研宄对象，用蒸馏水洗净，烘箱烘干。利用LSM700共聚焦显微镜对其表面腐蚀坑的深度进行分析和测量。
[0033]下面结合A690腐蚀挂片试样运用本发明涉及的腐蚀坑深度测量的方法作进一步详细描述。
[0034](I)图像预处理
[0035]对已有的3D图像作进一步的去噪和平滑处理，具体来说我们需要作以下的参数设置:
[0036]Filte 设置为 Average ；Pixels 设置为 8。
[0037]经过预处理后的3D图像如图1所示。
[0038](2)精确定位分析区域
[0039]利用Zen2010共聚焦分析软件，在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用
[0040]“Measure”菜单下的“X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮(如图2)精确定位分析区域，通过改变X、Y以及旋转角度的数值，可以找到视场中腐蚀最为严重的腐蚀坑，从而既直观又方便地实现测量线在腐蚀坑表面区域的准确定位；其中的两个端点分别对应于测量线上穿过腐蚀坑最深处且与分析表面区域的相应交点。一般情况下，我们习惯将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以红色测量线和红蓝色标记点的形式标记出来，如图3所示。
[0041](3)利用软件得到腐蚀坑的横向剖面图
[0042]分析区域定位完成后，将“Measure”设置为“Profile”，点击“Topography”按钮，即可得到腐蚀坑的Profile图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中的红色定位线(右边黑色竖线)和蓝色定位线(左边黑色竖线)分别对应于图3腐蚀坑3D图像上的红色(左侧黑点)和蓝色(右侧黑点)标记点(如图4所示)。
[0043](4)完成腐蚀坑的深度和宽度测量
[0044]利用Zen2010软件，点击“Diagram”菜单下的“矩形区域测量”工具按钮(如图5所示)，这时鼠标在通常情况下会转换为矩形形状并呈现红色，在腐蚀坑的“Profile”图上将鼠标从左边蓝色定位线开始逐渐拉至右边红色定位线为止，这里需要强调的是，拉出的矩形测量框(图6中两条定位线之间的黑色矩形框)的上下定位线分别应是待分析腐蚀坑的最高点和最低点。测量定位框完成以后，即能得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中矩形测量框的面积A为2066.78 μ m2，腐蚀坑宽度w为69.39 μ m，腐蚀坑的深度h为29.79 μ m，如图6中局部放大图所示。至此，腐蚀坑的深度和宽度测量全部完成。
【主权项】
1.一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析软件进行如下操作: (1)图像预处理 对腐蚀坑的3D图像作去噪和平滑处理，具体是进行如下参数设置:Filte 设置为 Average ；Pixels 设置为 7 ?9 ; (2)精确定位分析区域 在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用“Measure”菜单下的“X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮精确定位分析区域，并将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以测量线和标记点的形式标记出来； (3)获取腐蚀坑的横向剖面图 分析区域定位完成后，将“Measure”设置为“Profile”，点击“Topography”按钮，得到腐蚀坑的Profile图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中有两条定位线分别对应于腐蚀坑3D图像上的两个标记点； (4)完成腐蚀坑的深度和宽度测量 点击“Diagram”菜单下的“矩形区域测量”工具按钮，在腐蚀坑的Profile图上将鼠标从左边定位线开始逐渐拉至右边定位线为止，拉出的矩形测量框的上下定位线分别对应于待分析腐蚀坑的最高点和最低点，测量定位框完成以后，得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中A表示矩形测量框的面积，w表示腐蚀坑宽度，h值即为待测腐蚀坑的深度测量值。2.如权利要求1所述的利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，其特征在于通过改变X、Y以及旋转角度的数值，找到视场中腐蚀最为严重的腐蚀坑，实现测量线在腐蚀坑表面区域的准确定位；所述两个端点分别对应于测量线上穿过腐蚀坑最深处且与分析表面区域的相应交点。
【专利摘要】本发明公开了一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，该方法充分利用了试样表面最原始的腐蚀信息，数据来源真实可靠，所以测定出的结果可信度较高；该方法由于将宏观上微小难辨的腐蚀形貌转变成较为直观形象的腐蚀坑的Profile图，所以更加完整地关注了腐蚀细节，从而大大提高了测量结果的准确性；该方法有效地弥补了普通深度测量仪测量精度不高、测量范围受限等一些不足之处，进一步拓宽了腐蚀坑的测量范围，利用该方法不仅可以测量腐蚀坑的深度，而且还可以对其宽度进行测量；该方法操作简单方便，耗费时间少，实验效率高，是试样局部腐蚀情况评定以及抵抗局部腐蚀能力评价时重要的实验手段之一。
【IPC分类】G01B11/02, G01B11/22
【公开号】CN104897063
【申请号】CN201510221002
【发明人】卞欣, 范益, 杨文秀
【申请人】南京钢铁股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月4日
【技术领域】
[0001]本发明属于材料分析与测试领域的一项实验新技术，特别涉及一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法。
【背景技术】
[0002]在评估腐蚀对于金属的破坏性及估算金属构件的使用寿命时，我们常常需要对金属腐蚀的表面形貌进行研宄，而腐蚀坑的深度是表征材料腐蚀程度的重要参数之一，通过腐蚀坑深度的变化可以分析出试样表面的腐蚀情况。
[0003]以往在对腐蚀坑的深度进行测量时，通常使用腐蚀坑深度测量仪的测量装置，该仪器可以通过自带的千分表来直接测量腐蚀坑的深度。但是该仪器在实际使用过程中存在许多问题，例如仪器测量的探头尺寸过大、探头材质要求过高等，这些问题造成该种深度测量仪在使用上具有一定的局限性。从材料腐蚀的角度来看，由于金属材料的腐蚀形貌非常复杂，通常是不规则、不光滑、凹凸起伏的，用该种深度测量仪对腐蚀坑深度进行测量难度相当大；而且随着腐蚀时间的增加和腐蚀周期的延长，腐蚀过程中会有大量的残留腐蚀产物堵塞在孔口，这就给腐蚀坑深度的测量造成了更大的困难。
[0004]大量研宄文献显示，虽然人们对现有的腐蚀坑深度测量仪在多方面作了一定的改进，例如将千分表的探头根据需要由球状改为针状，改善探头的材质以提高表头强度等，但是仍然没有很好地解决金属腐蚀阶段尤其是发展初期出现的微小点蚀坑的深度无法精确测量等问题。
【发明内容】
[0005]由于经过三维重建后所得到的腐蚀形貌中蕴含着大量的腐蚀信息，它不但直观记录着腐蚀发生的区域、蚀坑的分布情况，而且还包含蚀坑形状以及腐蚀的严重程度等重要腐蚀数据，所以通过对腐蚀图像进行深入分析，可以从中得到有关腐蚀形貌的特征参数。
[0006]鉴于上述【背景技术】中存在的问题和不足，我们充分利用激光共聚焦显微镜的优势，对三维重建后的腐蚀形貌信息进行深入研宄和分析，找出腐蚀坑深度的测量方法。
[0007]本发明的目的在于提供一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，特别适合于金属腐蚀发展初期出现的微小点蚀坑的深度测量。
[0008]本发明具体采用如下技术方案:
[0009]一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析软件进行如下操作:
[0010](I)图像预处理
[0011]对腐蚀坑的3D图像作去噪和平滑处理，具体是进行如下参数设置:
[0012]Filte 设置为 Average ；Pixels 设置为 7 ?9 ;
[0013](2)精确定位分析区域
[0014]在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用“Measure”菜单下的“X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮精确定位分析区域，并将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以测量线和标记点的形式标记出来；
[0015](3)获取腐蚀坑的横向剖面图
[0016]分析区域定位完成后，将“Measure”设置为“Profile”，点击“Topography”按钮，得到腐蚀坑的Profile图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中有两条定位线分别对应于腐蚀坑3D图像上的两个标记点；
[0017](4)完成腐蚀坑的深度和宽度测量
[0018]点击“Diagram”菜单下的“矩形区域测量”工具按钮，在腐蚀坑的Profile图上将鼠标从左边定位线开始逐渐拉至右边定位线为止，拉出的矩形测量框的上下定位线分别对应于待分析腐蚀坑的最高点和最低点，测量定位框完成以后，得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中A表示矩形测量框的面积，w表示腐蚀坑宽度，h值即为待测腐蚀坑的深度测量值。
[0019]至此，腐蚀坑的深度和宽度测量全部完成。
[0020]本发明具有如下优点:
[0021](I)该方法由于利用了试样表面最原始的腐蚀信息，数据来源真实可靠，所以测定出的结果可信度较高。
[0022](2)该方法由于将宏观上微小难辨的腐蚀形貌转变成较为直观形象的腐蚀坑的Profile图(即横向剖面图)，所以更加完整地关注了腐蚀细节，从而大大提高了测量结果的准确性。
[0023](3)该方法有效地弥补了普通深度测量仪测量精度不高、测量范围受限等一些不足之处，进一步拓宽了腐蚀坑的测量范围，利用该方法不仅可以测量腐蚀坑的深度，而且还可以对其宽度进行测量。该方法特别适用于金属腐蚀发展初期而出现的微小点蚀坑的深度测量。
[0024](4)该方法操作简单方便，耗费时间少，实验效率高，是试样局部腐蚀情况评定以及抵抗局部腐蚀能力评价时重要的实验方法之一。
【附图说明】
[0025]图1为实施例中预处理后的腐蚀坑3D图像；
[0026]图2 为实施例中 ZEISS LSM700 “Zen2010” 工具栏；
[0027]图3为实施例中腐蚀坑的定位分析区域；
[0028]图4为实施例中腐蚀坑的Profile图；
[0029]图5为实施例中腐蚀坑的分析测量用工具栏；
[0030]图6为实施例中腐蚀坑的分析和测量结果图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合具体实施例对本发明涉及的一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法作进一步详细描述。
[0032]钢种选用A690，根据JB/T 7901-1999《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》规定做成标准挂片试样，尺寸为50mmX 25mmX 5mm，试样模拟海水环境进行全浸实验，选取腐蚀周期为1.5小时的挂片为研宄对象，用蒸馏水洗净，烘箱烘干。利用LSM700共聚焦显微镜对其表面腐蚀坑的深度进行分析和测量。
[0033]下面结合A690腐蚀挂片试样运用本发明涉及的腐蚀坑深度测量的方法作进一步详细描述。
[0034](I)图像预处理
[0035]对已有的3D图像作进一步的去噪和平滑处理，具体来说我们需要作以下的参数设置:
[0036]Filte 设置为 Average ；Pixels 设置为 8。
[0037]经过预处理后的3D图像如图1所示。
[0038](2)精确定位分析区域
[0039]利用Zen2010共聚焦分析软件，在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用
[0040]“Measure”菜单下的“X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮(如图2)精确定位分析区域，通过改变X、Y以及旋转角度的数值，可以找到视场中腐蚀最为严重的腐蚀坑，从而既直观又方便地实现测量线在腐蚀坑表面区域的准确定位；其中的两个端点分别对应于测量线上穿过腐蚀坑最深处且与分析表面区域的相应交点。一般情况下，我们习惯将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以红色测量线和红蓝色标记点的形式标记出来，如图3所示。
[0041](3)利用软件得到腐蚀坑的横向剖面图
[0042]分析区域定位完成后，将“Measure”设置为“Profile”，点击“Topography”按钮，即可得到腐蚀坑的Profile图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中的红色定位线(右边黑色竖线)和蓝色定位线(左边黑色竖线)分别对应于图3腐蚀坑3D图像上的红色(左侧黑点)和蓝色(右侧黑点)标记点(如图4所示)。
[0043](4)完成腐蚀坑的深度和宽度测量
[0044]利用Zen2010软件，点击“Diagram”菜单下的“矩形区域测量”工具按钮(如图5所示)，这时鼠标在通常情况下会转换为矩形形状并呈现红色，在腐蚀坑的“Profile”图上将鼠标从左边蓝色定位线开始逐渐拉至右边红色定位线为止，这里需要强调的是，拉出的矩形测量框(图6中两条定位线之间的黑色矩形框)的上下定位线分别应是待分析腐蚀坑的最高点和最低点。测量定位框完成以后，即能得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中矩形测量框的面积A为2066.78 μ m2，腐蚀坑宽度w为69.39 μ m，腐蚀坑的深度h为29.79 μ m，如图6中局部放大图所示。至此，腐蚀坑的深度和宽度测量全部完成。
【主权项】
1.一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析软件进行如下操作: (1)图像预处理 对腐蚀坑的3D图像作去噪和平滑处理，具体是进行如下参数设置:Filte 设置为 Average ；Pixels 设置为 7 ?9 ; (2)精确定位分析区域 在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用“Measure”菜单下的“X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮精确定位分析区域，并将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以测量线和标记点的形式标记出来； (3)获取腐蚀坑的横向剖面图 分析区域定位完成后，将“Measure”设置为“Profile”，点击“Topography”按钮，得到腐蚀坑的Profile图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中有两条定位线分别对应于腐蚀坑3D图像上的两个标记点； (4)完成腐蚀坑的深度和宽度测量 点击“Diagram”菜单下的“矩形区域测量”工具按钮，在腐蚀坑的Profile图上将鼠标从左边定位线开始逐渐拉至右边定位线为止，拉出的矩形测量框的上下定位线分别对应于待分析腐蚀坑的最高点和最低点，测量定位框完成以后，得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中A表示矩形测量框的面积，w表示腐蚀坑宽度，h值即为待测腐蚀坑的深度测量值。2.如权利要求1所述的利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，其特征在于通过改变X、Y以及旋转角度的数值，找到视场中腐蚀最为严重的腐蚀坑，实现测量线在腐蚀坑表面区域的准确定位；所述两个端点分别对应于测量线上穿过腐蚀坑最深处且与分析表面区域的相应交点。
【专利摘要】本发明公开了一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，该方法充分利用了试样表面最原始的腐蚀信息，数据来源真实可靠，所以测定出的结果可信度较高；该方法由于将宏观上微小难辨的腐蚀形貌转变成较为直观形象的腐蚀坑的Profile图，所以更加完整地关注了腐蚀细节，从而大大提高了测量结果的准确性；该方法有效地弥补了普通深度测量仪测量精度不高、测量范围受限等一些不足之处，进一步拓宽了腐蚀坑的测量范围，利用该方法不仅可以测量腐蚀坑的深度，而且还可以对其宽度进行测量；该方法操作简单方便，耗费时间少，实验效率高，是试样局部腐蚀情况评定以及抵抗局部腐蚀能力评价时重要的实验手段之一。
【IPC分类】G01B11/02, G01B11/22
【公开号】CN104897063
【申请号】CN201510221002
【发明人】卞欣, 范益, 杨文秀
【申请人】南京钢铁股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月4日
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