有机涂层失效过程的电化学阻抗与电位分布响应特征研究

结合使用电化学阻抗谱EIS和电位分布SKP技术研究了在3.5%NaC1溶液中的铁基有机涂层劣化过程特征.研究结果表明,根据EIS和SKP的响应特征,可将涂层劣化过程分为三个主要阶段:涂层渗水阶段,基底金属腐蚀发生阶段和基底金属腐蚀发展与涂层失效阶段.涂层渗水阶段的EIS阻抗是持续减小,但保持单容抗弧特征,SKP特征是电位持续降低但分布保持均匀.基底金属腐蚀发生阶段的EIS阻抗快速下降出现,并产生第二时间常数;SKP特征是表面电位差增大.在基底金属腐蚀发展与涂层失效阶段,EIS出现扩散尾,SKP电位差保持较大数值.这些工作证实在研究有机涂层劣化过程中,EIS和SKP的结合使用能够互相补充完善,获得涂层劣化过程中更为准确合理可靠的变化信息.     

电化学阻抗谱法研究热处理对低碳钢镍基合金涂层腐蚀行为的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在碳钢基体上制备了NiCrBSi喷涂层,对包覆样品进行900℃保温2 h或10 min热处理,利用电化学阻抗谱(EIS)研究了涂层在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀失效过程和耐蚀性的变化规律.EIS图谱分析表明,喷态涂层抗介质渗透能力差,腐蚀20 h后介质可渗达碳钢基体;900℃,2 h保温热处理涂层腐蚀15 h后EIS谱发生明显变化,产生局部腐蚀;而900℃,10 min处理涂层为均匀腐蚀,EIS谱形可长时间保持稳定.利用等效电路拟合,获取了涂层界面反应阻力(腐蚀抗力)随时间变化的关系,显示高温短时(10 min)热处理涂层的界面反应阻力高且稳定,其耐蚀性和抗介质渗透能力远优于喷态涂层,但2 h保温热处理涂层的耐蚀性比喷态涂层的差.利用组织结构分析解释了热处理影响涂层腐蚀行为的原因.     

利用电化学技术测试不同环氧涂层的扩散系数

涂层的抗渗透性能是涂层的防腐蚀性能最直接的体现,计算涂层中介质的扩散系数,对于研究涂层的使用寿命具有一定的指导意义。利用EIS技术测试了四种不同环氧当量的环氧树脂的抗渗透性能,分析了EIS图谱,得出了NaCl溶液中不同浸泡时间的涂层的电阻值和电容值,并计算了四种涂层的扩散系数。测试分析结果表明,环氧当量越小的树脂,抗渗透性能越好。     

EIS STUDY ON THE EFFECTS OF HEAT TREATMENT ON CORROSION BEHAVIOR OF NICKEL BASE ALLOY COATING

采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在碳钢基体上制备了NiCrBSi喷涂层, 对包覆样 品进行900 ℃保温2 h或10 min热处理, 利用电化学阻抗谱(EIS)研究了涂层在3.5%NaCl 水溶液中的腐蚀失效过程和耐蚀性的变化规律. EIS图谱分析表明, 喷态涂层抗介质渗透能力 差, 腐蚀20 h后介质可渗达碳钢基体；900 ℃, 2 h保温热处理涂层腐蚀 15 h后EIS谱发生明 显变化, 产生局部腐蚀；而900 ℃, 10 min处理涂层为均匀腐蚀, EIS谱形可长时间保持稳定. 利用等效电路拟合, 获取了涂层界面反应阻力(腐蚀抗力)随时间变化的关系, 显示高温短 时(10 min)热处理涂层的界面反应阻力高且稳定, 其耐蚀性和抗介质渗透能力远优于喷态 涂层, 但2 h保温热处理涂层的耐蚀性比喷态涂层的差. 利用组织结构分析解释了热处理影响 涂层腐蚀行为的原因.     

纳米SiO2改性环氧涂层电化学阻抗谱研究

通过共混法用纳米SiO2对环氧涂层进行改性,采用电化学阻抗谱(EIS)研究浸泡于3.5 mass% NaCl溶液中的涂层/金属电极体系电化学行为;建立了四种等效电路阻抗模型对EIS数据进行拟合,通过分析电化学参数的变化规律表征了体系的腐蚀行为;从Bode图选取了能直观反映涂层保护性能且误差小的高频区参数,研究了涂层防腐...     

环氧富锌/环氧煤沥青涂层在原油罐底沉积液中失效过程的EIS研究

采用环氧富锌涂料作为底漆,环氧煤沥青重防腐涂料作为面漆,研究了该涂层体系在原油罐底沉积液中失效过程的电化学阻抗谱(EIS)的变化,并提出相应腐蚀阶段的等效电路,讨论了阻抗谱的特征变化与涂层体系结构及性能变化的关系。结果表明,从EIS特征可以反映出涂层体系所处的腐蚀阶段,提出的判断方法可为罐底防腐蚀涂层的失效研究和维修维护提供参考。     

Influence of the Pigment Shape on the Electrochemical Behaviors of Zinc—Rich Paint Coatings in 3.5% NaCl Solution

针对粘合剂种类、Zn粒形状和涂层厚度的协同作用，采用电化学阻抗谱(EIS)研究了富Zn涂层在3．5％NaCl溶液中的电化学行为．富Zn涂层的EIS谱有两个时间常数，其中，锌的电子转移反应发生在低频段，而高频段则体现聚合物和Zn表面氧化层的介电性质．根据等效电路及其元件参数解释了钢铁／富Zn涂层／盐水体系的EIS测量结果．实验结果表明，鳞片锌消耗速度太快以至于鳞片富Zn涂层在相对较短的时间内就失去了阴极保护作用，随后形成了稍微致密的屏蔽阻挡层。     

铝合金防护涂层老化动力学研究

在紫外/盐雾加速综合环境条件下,研究了铝合金试样上聚酰胺清漆老化过程。采用环境扫描电子显微镜观察了防护涂层表面形貌的变化,采用电化学阻抗(EIS)分析了涂层的老化过程,同时还测量了光泽度、颜色、表面电阻和体积电阻在涂层老化过程中的变化。结果表明:在涂层老化过程中,涂层孔隙率增加,而体积电阻、表面电阻则降低,EIS给出了在涂层老化的不同阶段的特征。采用光泽度、颜色、表面电阻和体积电阻以及电化学阻抗数据作为性能参数,建立了涂层老化动力学方程,并给出了涂层失效判据,并对涂层老化动力学的参数进行了讨论,认为采用体积电阻或低频阻抗模值作为性能参数描述涂层老化动力学过程更为合理。     

封孔电弧喷涂铝涂层在盐雾环境中的防护性能

对于采用某种有机涂料封孔处理的电弧喷涂铝涂层,采用电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析并结合划格试验,研究了封孔铝涂层在盐雾条件下腐蚀防护性能。结果表明,封孔电弧喷涂铝涂层很快腐蚀,但经过2 400h盐雾加速试验(SST)后仍能对基体提供牺牲阳极保护;反应生成的铝离子可以通过封孔层孔隙渗透至面漆涂层表面并最终生成白絮状产物;根据EIS结果提出了相应的特征等效电路;SST后封孔涂层与喷涂层结合仍然良好。     

环氧铝粉涂层和氟碳涂层耐蚀性能的比较

采用电化学阻抗谱技术(EIS)研究了环氧铝粉涂层和FEVE氟碳涂层/碳钢体系在天然海水介质中的电化学腐蚀行为,通过对两涂层的涂层电容分析及腐蚀后表面形貌的观察,评价了两种有机涂层的防腐蚀性能。结果表明,随着浸泡时间的延长,两种有机涂层体系的保护作用都有所降低。环氧铝粉涂层在浸泡初期呈现单容抗弧特征,浸泡57天时出现了双容抗弧。氟碳涂层在浸泡周期内EIS曲线均呈现单容抗弧特征,浸泡110天时低频阻抗模值仍高于108Ω.cm2。在整个浸泡周期内,氟碳涂层的涂层电容基本维持在1.6×10-10～1.8×10-10 F.cm-2,约为环氧铝粉涂层电容的1/20,表现出低渗水性。     

电化学阻抗谱方法研究评价有机涂层

介绍了研究涂层性能的电化学阻抗谱（ＥＩＳ）实验方法以及该方法的在研究，评价有机涂层方面的应用。由于涂层的种类很多，每种涂层的防护机制各不相同，其ＥＩＳ的数学物理模型也各不相同，本文共建立了６种模型（等效电路）来分别处理不同有涂层体系的电化学阻抗谱，介绍了ＥＩＳ数据处理的快速方法－特殊频率法。     

评价有机涂层耐蚀性能的两种方法初探

通过测试涂层渗水率以及涂层交流阻抗图谱，评价涂层的耐腐蚀性能，并就其机理进行了初步探讨。实验得出的结论为实验室评价涂层耐腐蚀性能提供了很好的指导作用。     

富锌涂层的电化学阻抗谱特性

根据在不同浸泡时间测得的富锌涂层的电化学阻抗谱特征，提出了两种等效电路作为其物理模型。讨论了阻抗谱特征变化与富涂层结构及变化的关系，并根据阻抗谱的解析结果为两种富锌涂层的防护性能进行了评价。     

Lifetime prediction and failure analysis of organic coatings by EIS

Organic coatings are widely used to control the corrosion of steel structure. The anticorrosive property of these coatings depends on their barrier properties, making a separation between the corrosive medium and the substrate. But unavoidable completely small pores, cracks and other defects in organic coatings may cause ions, water, gases, and other corrosive species penetrate and distribute in the coatings, causing accumulation and swelling of coatings, so leading to the degradation of coatings. In addition, water affects the permeation of oxygen and other corrosive medium, consequently the presence of such substances at coating-metal interface promotes corrosion of metal substrate. So the absorbability of the coatings to water may be one of the most important factors in undercoating corrosion. In recent years, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) has been established and frequently used as a non-destructive testing method for assessing the performance of organic coatings, especially for the determination of the water content in organic coatings, since the capacitance of the coatings is sensitive to the penetration of water. So from EIS it can extract a wealth of information on the electrochemical corrosion of coated steels, especially, it can be utilized to assess organic coatings used under particular surroundings. The principle, methods and application of EIS on evaluating life-span and analyzing failure mechanism of organic coatings are also introduced briefly. Combining other analysis techniques such as XRD, SEM and FTIR with electrochemical technique, it will blaze a way in studying degradation mechanism of organic coatings and estimating their lifetime.     

电化学方法研究环氧涂层/基体在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学方法研究了两种常用涂层-环氧沥青涂层和环氧铝粉涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为.腐蚀电位-时间结果表明,两种涂层的自腐蚀电位都比基体的更正,都能起到屏蔽作用保护基体,浸泡中电位向负方向移动说明活化腐蚀过程在继续.电化学阻抗结果表明,腐蚀介质能够较快的渗入涂层到达界面,使涂层的屏蔽作用降低,生成的腐蚀产物可在一定程度上抑制腐蚀的发展.并提出了两种涂层的等效电路模型,对阻抗结果进行了拟合.表明在浸泡初期涂层电阻随浸泡时间延长迅速降低,随后趋于稳定.指出电化学方法能获得与涂层性能有关的定量数据,非常适合于研究涂层/基体的性能.     

水、氯离子在丙烯酸聚氨酯涂层中的扩散传输行为

采用渗水率测试技术、渗氯离子浓度测试方法及交流阻抗测试技术研究了水、氯离子在丙烯酸聚氨酯涂层中的扩散传输行为.结果表明:在渗透初期,水在涂层中的传输符合Fick扩散定律,之后涂层渗水量达到饱和,随涂膜厚度的增加,涂层渗水量达到饱和的时间相对延长,饱和渗水量随膜厚的增加而降低;Cl-在涂层中的扩散在起始阶段呈一定值,达到某一临界点后(漆膜结构发生变化),透过涂层的Cl-的量突然呈线性增加,由直线斜率可求得氯离子在涂层中的扩散系数,随涂膜厚度的增加,溶液中Cl-浓度保持平衡的时间相对延长,涂层的平衡透氯离子浓度降低,Cl-在涂层中的扩散系数也随膜厚的增加而降低;采用EIS技术,据涂层、膜下金属阻抗及电容的变化及体系第二个时间常数出现的时间,可研究电解质溶液在涂层中的扩散渗透及膜下金属的腐蚀情况.     

Influence of surface roughness on performance of zinc-rich paint coatings

The influence of surface roughness on the performance of zinc-rich paint(ZRP) coatings was studied.Electrochemical impedance spectroscopy(EIS) measurements were used to assess the corrison prevention performance of the ZRP coatings.Furthermore,the EIS data of the steel-ZRP-sea water system were interpreted according to equivalent circuit models and the corresponding parameters were derived to assess the coating deterioration with time.The results show that the rougher surface favors better protection effect of the ZRP coatings.The protection potential of ZRP coatings for the standards and codes of practice is -0.78V(vs SCE).     

有机涂层防护性能的电化学研究进展

曝晒、盐雾、浸泡、干湿循环、老化等传统的有机涂层防护性能研究方法,因测试周期长,测试结果多为定性分析,不能使涂层材料进行快速检验而投入评估使用.正是由于传统测试方法存在许多局限性,故综述了稳态电化学测试方法和暂态电化学测试方法这两种新技术在有机涂层防护性能中的应用与进展.介绍了动电位极化曲线法、极化电阻法等稳态电化学测试方法,这类方法主要反映涂层的极化电阻和腐蚀速度,并且方法简单,可直接分析实验数据,被广泛应用于有机涂层的失效分析中.而暂态电化学测试方法主要包括电化学阻抗法(EIS)、局部阻抗法(LEIS)、扫描Kelvin探针法(SKP)及电化学噪声(EN)等,主要用于研究涂层防护机制和局部缺陷.目前,在有机涂层防护性能和机理研究中,应用最多的是电化学交流阻抗法.丝束电极法(WBE)、扫描电化学显微镜(SECM)以及原子力显微镜(AFM)用于研究金属/涂层界面物理化学变化规律.阐述了上述方法在涂层防护研究中的应用成果及其优势和不足,指出对于深层次的涂层防护研究,需要应用多种测试手段,从不同的角度和方面综合分析,全面评估涂层的使用寿命.     

有机涂层性能评价技术研究进展

 一系列用于有机涂层性能评价的技术及其特点,并将其划分成化学测量技术和物理测量技术.其中,化学测量技术包括交流阻抗技术、电化学噪声、Kelvin探头技术等;物理测量技术有红外光谱技术,电子自旋共振谱,正电子湮灭寿命谱等.综述了这些技术的开发与应用,并展望了涂层性能评价技术的未来. 