环氧涂层金属体系海洋环境与室内加速实验的电化学研讨.pdfVIP

环氧涂层／金属体系海洋环境与室内加速实验的电化学研究 王晶晶2，金晓鸿“，穆振军。2，叶美琪12，董士刚3，林昌健3 (1、海洋腐蚀1i防护国防科技重点实验室，福建厦门361002；2、中国船舶重工业集团第七二五研究所厦门分部 福建厦门361002；3、厦门大学化学系，镉建厦门361005) 摘要： 采用电化学多重动电位扫描技术以及交流阻抗技术评价r环氧涂层／金属体系在海洋人气曝晒和室内紫外人 工老化加速实验前后的耐蚀性能。结果表明：室内人工加速老化实验后的涂层孔隙电阻和腐蚀反心擞化电阻都比大 气曝聃实验后的参数值低两个数量级，这是由于紫外光对涂层的辐射作用大于太阳光对涂层的破坏，导致涂层比较 疏松，电解质溶液比较容易的渗透到涂层／金属界面，使得涂层／金属界面的双电层电容值增人。 关键词； 多重动电位打描；交流阻抗技术；涂层／金属体系；耐蚀性 1前言 对有机涂层／金属体系耐蚀性能的研究，现已逐渐成为腐蚀研究领域的热门话题。涂层／金属体系 耐蚀性能主要取决于如下因素：金属底材的耐蚀性；涂层，金属界面状态；涂层本身性能fII。因此， 目前主要从如下几方面开展研究_丁作：(1)涂层电化学性能；(2)底材性质对涂层性能的影响；(3) 涂层下金属电化学腐蚀过程；(4)腐蚀物质在涂层中的扩敞；(5)涂层，金属体系界面性质研究；(6) 水在涂层，金属界面集聚；(7)缓蚀剂在涂层中的作用；(8)涂层阴极剥离。 涂层，金属界面状态的分析可以采用电化学实验方法。电化学实验方法的理论依据是金属腐蚀在 很大程度上是电化学腐蚀。金属涂漆后，主要增大了腐蚀原电池的阴极和阳极之间的电阻，以及基 于涂膜中防锈颜料的作用而增大阳极极化值。这样使电化学腐蚀过程难以进行而达到防腐蚀目的。 另一方面，金属涂漆后，减少了水和氧的渗入，使电解质离子难以渗透。电解质渗入涂层的量越少， 在涂层内越难迁移，则涂层的防腐蚀性能就越好。 但由于涂膜中总会含有或多或少的亲水基团和水溶性成分，它们会与水亲和而吸收水分。电解 质离予(如Na+、CI一)，则会扩散到这些水分之中，从而形成涂层．金属．电解质溶液界面双电层，使 电化学反应得以进行。所以，可用电化学方法研究涂层脸属体系耐蚀性能，评定涂层的优劣等级口I。 用电化学实验方法对涂层的耐腐蚀性能进行测量时，不仅能够得到涂层在给定腐蚀介质中的耐蚀性 和关于使用寿命的定量数据，还能够得到涂层下金属界面的腐蚀状况，并且可以发展成为一种快速、 标准的方法，所以电化学方法在涂层，金属体系耐蚀性评定中的应用得以迅速发展口l。 2实验 本实验首先对制备的环氧涂层脸属体系进行室外海洋大气曝晒和室内紫外人工老化加速实验 (每种实验分别进行五周期)，海洋大气曝晒实验一周期为20d，室内紫外人工老化加速实验一周期 为lOOh，然后使用电化学测试方法来评价涂层／金属体系的防腐蚀性能的变化。可用来评定滁层性能 的电化学方法一般有电位，时间法、极化曲线法、极化电阻法、直流电阻法以及交流阻抗法【4’≈等， 由于交流阻抗法与动电位扫描测试都属于非破坏性的检测手段，且在涂层，金属体系耐蚀性评定的应 用中都得以迅速发展，所{；{本次测试中选用交流阻抗法和多重动电位扫描测试作为电化学实验方法。 2．1交洼阻抗技术(EIS) 变流阻抗技术通过研究涂层体系阻抗的变化评价涂层性能，它是首先对研究体系施加一小振幅 正弦交变扰动信号，收集体系的响应信号，测量其阻抗 谱或导纳谱。然后根据数学模型或等效电路对此阻抗谱 或导纳谱进行分析、拟合，以获得体系内部电化学信息 的一种方法。由于所施加的扰动信号很小，不会对样品 体系的性质造成不可逆的影响，故认为交流阻抗方法可 原位测量涂层电容、涂层电阻、涂层，金属界面双电层电 容、反应电阻等与涂层体系性能及涂层失效过程有关的 电化学参数。因具备上述优点，它已成为研究有机涂层， 金属体系的最主要的方法之一。 一种典型的EIS实验装置如图l所示，采用由有机 图l交流阻抗测量用的电解槽装置图 1-对电极引线2-参比电橙引线3．对电掘 玻璃圆桶特制的电解池，将样品浸泡与3．5％(质量分数) 4．参比电极5．橡皮密封嘲6．工作电极 的氯化钠溶液中。测试时采用三电极体系。1二作电极为 基底金属，对电极为不锈钢(1Crl8NigTi)，参比电极为饱和什汞电极。试剂均用