循环压力对环氧涂层在模拟深海环境中失效行为的影响

在模拟深海环境下,利用电化学阻抗技术并结合重量法,研究了循环压力对纯环氧涂层在3.5mass%NaCl溶液中失效行为的影响。结果表明,循环压力条件下,涂层的阻抗行为呈周期性变化规律:在高压条件下浸泡时,有机涂层电容较高、涂层电阻较低;而常压条件下两者都较高。循环压力增大,腐蚀介质更容易扩散到涂层内部,使得涂层吸水量增加,涂层电阻降低,涂层防护性能恶化。     

在模拟深海高压环境中人工破损涂层的电化学阻抗谱响应特征

在深海环境中,海水的压力、温度和含氧量等因素会影响有机涂层的使用寿命.本文研究模拟深海环境对涂层带有人工破损时,涂覆以改性厚浆环氧防锈涂层的907A钢试样在天然海水中的电化学阻抗谱响应特征和涂层耐蚀性能变化.结果表明,在相同破损率和相同浸泡时间条件下,与常压下试样相比,处于2.5 MPa的压力下试样的阻抗幅值显著变小,而且随浸泡时间延长,试样的涂层电容呈增加趋势,极化电阻不断减小,证实了海水压力加速了涂层的失效过程.同时表明,在模拟深海环境中运用电化学交流阻抗对研究有机涂层失效过程是可行的.     

有机涂层在深海环境中的失效行为研究

用电化学阻抗测量和浸泡实验在高压釜中模拟300m(3.0 MPa)深海环境研究Intershield 300 ENA301有机涂层在3.5%NaCl溶液中的失效行为,并与常压环境中涂层的失效行为对比分析.结果表明:压力加速了涂层的破坏,高压和常压环境中涂层的失效行为不同,压力环境中涂层失效表现为起泡,涂层下的金属未发生腐蚀,常压环境中涂层的失效表现为涂层下金属的腐蚀,而涂层未发生起泡.     

静水压力下Q235钢环氧涂层在3.5%NaCl溶液中的失效过程

利用电化学阻抗谱（EIS）研究了一种适用于深海环境的重防护环氧涂料在3.5%NaCl溶液中常压以及3.5 MPa下的破坏机制,探讨了静水压力对涂< 层失效过程的影响。结果表明,静水压力加速了电解质溶液在涂层中的渗透,对涂层的失效过程有着明显的影响。与常压下相比,静水压力下涂层电阻更小,涂层的失效过程更快;涂层/金属界面的电荷转移电阻更小,界面处金属腐蚀反应更快,涂层下金属基体更容易发生腐蚀,涂层的防护性能变差。     

海洋环境蒙脱土改性聚苯胺环氧涂层的防腐蚀性能

为提高海洋环境环氧(EP)涂层长效防腐蚀性能,选用蒙脱土(Mt)聚苯胺(PANI)复合物对环氧涂层进行改性,研究其耐蚀性能与机理。首先采用化学氧化法制备PANI和四种不同Mt含量的PANI复合物,然后以EP为成膜物质,在Q235钢上制备不同含量PANI-Mt100∶7的环氧复合涂层,通过红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)对PANI、PANI-Mt微观结构和形貌进行研究并利用电化学方法研究复合环氧涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能与机理。结果表明:改性环氧涂层在浸泡0.5h和360h时的阻抗值分别为8.7×106Ω·cm~2和6.3×104Ω·cm~2,而掺入PANI-Mt100∶7后环氧涂层阻抗值明显增大,当PANI-Mt100:∶7掺入量为5%(质量分数)时,环氧涂层在浸泡0.5h和360h时的阻抗值最大,分别为2.7×108Ω·cm~2和1.1×107Ω·cm~2。     

交变压力对无溶剂环氧涂层在模拟超深海环境下的电化学行为

通过EIS和LEIS对环氧粉末涂层和无溶剂环氧液体涂层分别在模拟超深海环境中0.1～20和0.1～30 MPa交变压力腐蚀环境下浸泡480 h的失效行为进行了研究,分析了超深海交变压力对涂层耐腐蚀性能的影响,并利用SEM观察了浸泡后涂层/Q345钢界面的表面形貌。研究表明,两种涂层在0.1～30 MPa交变压力作用下涂层的失效过程较为明显,环氧粉末涂层在0.1～30和0.1～20 MPa交变压力浸泡480 h后涂层阻抗值分别下降了2个和1个数量级,无溶剂环氧液体涂层在同样环境下浸泡后阻抗值分别下降了3个和2个数量级,说明了环氧粉末涂层在交变压力条件下对Q345的保护性能更优,阻绝离子渗透能力更强。从LEIS结果分析出在较高交变压力下,涂层微观局部腐蚀扩散速率更快。     

纳米容器改性环氧涂层对Q235碳钢的防腐蚀性能

以纳米SiO_2为载体,采用层层自组装技术在其表面交替沉积天然聚电解质壳聚糖和环保型缓蚀剂聚天冬氨酸,制备出纳米容器,将纳米容器分散到环氧涂层中获得改性环氧涂层。通过Zeta电位、扫描电子显微镜(SEM)和Fourier转换红外线光谱仪(FT-IR)对纳米容器进行了表征,利用电化学阻抗技术对比研究了普通环氧涂层与改性环氧涂层/Q235碳钢体系在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,纳米容器可以有效减缓海水在环氧涂层内部的扩散,提高环氧涂层的电阻,从而增大腐蚀反应阻力;改性后涂层的电化学阻抗在浸泡120 h后仍维持在105Ω·cm2以上,耐蚀性显著增强。     

环氧防腐涂料在模拟海水干湿交替条件下的失效过程

用电化学阻抗谱(EIS)、附着力测试、Fourier红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了环氧防腐涂层在干湿交替及全浸泡环境下的失效过程。结果表明,干湿交替环境中环氧防腐涂层前期的防护效果较好,涂层后期失效快于全浸泡环境下的失效速率;环氧防腐涂层在干湿交替环境下失效的原因是由于涂层交替的吸水和失水过程使得涂层孔隙率增大,对涂层造成机械损坏,使得涂层内部及表面开裂,最终导致附着力降低,涂层大面积起泡失效。     

阴极保护电位对破损环氧涂层阴极剥离的影响

采用电化学阻抗技术(EIS),并结合SEM,EDS和XRD研究了室温、静态模拟海水中不同保护电位对海洋平台研制钢在模拟海水中防腐涂料与阴极保护联合作用效果以及对破损环氧防腐涂层的阴极剥离机理。结果表明:在本实验选择的保护电位中,随着电位的负移,涂层剥离面积逐渐增大。-750 mV (vs SCE,下同)保护电位对于破损涂层的金属基体欠保护。-1050 mV电位极化下发生严重的析氢现象,破坏了钙质沉积层的完整性,界面碱化程度较大,涂层剥离面积最大;-850和-950 mV保护电位均能抑制破损处金属的腐蚀;-950 mV保护电位下生成的CaCO_3和Mg(OH)_2钙质沉积层完整致密,保护效果最佳。     

304不锈钢双极板表面TiN涂层的腐蚀和导电行为研究

采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面沉积Ti N涂层,研究其在燃料电池环境中的腐蚀和导电性能。采用XRD和SEM对涂层组织结构和微观形貌进行了表征,通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱技术比较了涂层与基体在模拟电池环境中(0.3 mol/L H_2SO_4+2 mg/L HF)的耐蚀性,并测定了接触电阻。结果表明:涂层的自腐蚀电位显著高于基体的,且腐蚀电流密度下降近1个数量级,这与所制备厚约20μm涂层的均匀致密性有关。在360 h浸泡过程中,涂层的开路电位显著高于基体,稳定性良好,虽阻抗随时间有所降低,但仍维持较高值,涂层能够对基体提供有效保护。在138 N·cm-2压力下,Ti N涂层的接触电阻为50 mΩ·cm-2,低于基体的,表现出更优越的导电性能。     

无溶剂环氧防腐涂层在不同流速模拟海水冲刷条件下的失效行为

通过OCP和EIS对3种无溶剂环氧防腐涂层在60℃不同流速(2,4和6 m/s)下,含1%(质量分数)石英砂的模拟海水环境中的失效行为进行了研究,并利用CLSM观察了冲刷后涂层的表面形貌,利用SEM和EDS对涂层底部Q345E钢表面的腐蚀产物进行了分析,探讨了无溶剂环氧防腐涂层在模拟海水冲刷条件下的失效机理。结果表明,冲刷条件下,3种涂层的失效过程大大缩短,流速对水在涂层中的传输速率影响不明显,涂层加速失效的原因主要有两点:一方面,砂粒对涂层的磨损作用导致涂层表面产生凹坑或孔洞,缩短了腐蚀介质扩散到达涂层/金属界面的距离;另一方面,流速加速了Cl-在涂层中的传输从而使涂层失效加速。     

聚多巴胺修饰六方氮化硼及其环氧复合涂层的腐蚀行为

为了提高六方氮化硼在溶剂和有机涂层中的分散并探究其对环氧涂层耐蚀性能的影响,采用聚多巴胺(PDA)修饰六方氮化硼改善其在溶剂和环氧涂层中分散性的方法,通过SEM、TEM、XPS、Raman、TG表征了改性六方氮化硼的形貌、化学组成和热稳定性;除此之外,采用电化学方法研究了改性六方氮化硼掺入环氧复合涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:与环氧涂层相比,h-BN@PDA/环氧复合涂层在长效腐蚀测试过程中表现出更正的腐蚀电位(-0.1 V)、高的阻抗模值和涂层阻抗值(~10~(10)Ω·cm~2)、低的特征频率值(~0.1 Hz);且金属基底表面无明显腐蚀,显示优异的抗腐蚀性能。这主要是因为纳米层状六方氮化硼的添加可以降低涂层的孔隙率并且能够延缓腐蚀介质的渗入,进而提高了其耐腐蚀性能。     

低表面处理环氧防腐底漆的制备及其耐蚀性研究

在Sa2等级的钢材表面制备出一种低表面处理环氧防腐底漆，其固含高达80%，实干速度只需4 h，平均附着力可达10 MPa，室外暴晒5 a涂层无任何开裂、脱落，且耐酸、碱、盐溶液腐蚀性能优异。利用Fourier红外光谱(FTIR)、电化学阻抗谱技术(EIS)和三维视频显微镜对涂层的电化学性能和耐蚀机理进行了研究，结果表明，经过2400 h海水浸泡，涂层阻抗可达10¹⁰Ω·cm²，耐海水腐蚀性能优异，阻抗值随浸泡时间的延长先减小后增大。环氧树脂和聚酰胺固化交联形成的致密涂层对腐蚀介质起到了很好的屏蔽作用，中后期磷酸锌颜料与钢材表面铁锈反应生成的稳定络合物阻止了腐蚀介质的渗入，是其耐腐蚀和实现低表面处理的关键。     

无溶剂环氧煤焦沥青涂层在土壤中的电化学行为

目的研究无溶剂环氧煤焦沥青涂层在饱和水含量土壤中的电化学行为。方法将无溶剂环氧煤焦沥青涂层涂覆在Q235碳钢上,测试不同厚度和不同埋设时间涂层的开路电位和交流阻抗谱图,探索涂层厚度和埋设时间对涂层电化学行为的影响。利用SEM分析基体表面腐蚀产物的元素组成,探索侵蚀性物质是否到达基体表面参与腐蚀历程。结果涂覆200μm厚涂层的Q235碳钢的稳定开路电位约为-0.37 V,与裸Q235钢相比,自腐蚀电位正移了0.28 V。随着涂层厚度的增加,开路电位呈上升趋势,容抗弧半径增大,涂层对侵蚀性溶液的屏蔽阻挡能力提高。随着在土壤中埋设时间的延长,容抗弧半径减小,吸水率增大,涂层的防护性能有所下降,但低频阻抗模值仍高达8.8×107Ω·cm2。能谱分析显示,Q235碳钢表面未出现Cl-等侵蚀性物质。结论无溶剂环氧煤焦沥青涂层在土壤环境中是有效的屏蔽层,可对Q235碳钢基体起到有效的防护作用。     

Q345钢预热时间对熔结环氧粉末涂层防护性能的影响Ⅱ:涂层体系失效行为分析

通过EIS研究了210℃下基体的预热时间对熔结环氧粉末涂层/Q345钢体系失效行为的影响,利用SEM和EDS对涂层底部金属表面的腐蚀产物进行了分析,探讨了涂层体系结合性能与涂层下金属基体腐蚀过程的相关性。结果表明,基体的预热时间对涂层体系结合性能影响显著,结合性能的差异导致涂层下金属基体腐蚀过程不同。基体预热时间为0和2 h时,涂层体系结合性能差,涂层/金属界面处富氧,涂层下金属腐蚀反应开始较早,阴极反应主要为O_2还原反应,金属基体腐蚀向纵深发展速率快,金属基体易发生点蚀;基体预热时间为6和12 h时,涂层体系结合性能好,涂层下金属腐蚀反应开始较晚,涂层/金属界面处贫氧,铁氧化物参与阴极反应,金属基体腐蚀横向发展快,更接近于均匀腐蚀行为。     

高速电弧喷涂铝涂层在模拟深水下的腐蚀行为

目的探究高速电弧喷涂铝涂层在深水压力环境下的腐蚀行为。方法利用电化学阻抗谱、扫描电镜微观形貌观察、物相衍射和红外光谱等锈层分析手段,分析高速电弧喷涂铝涂层在不同实验条件下的腐蚀行为,并对实验结果进行了对比研究。结果 3 MPa高压浸泡72 h的铝涂层表面腐蚀产物呈现疏松粉状,并出现了腐蚀坑洞,铝涂层快速失效。常压浸泡72 h后的铝涂层表面腐蚀较轻,常压浸泡720 h后的铝涂层表面则已被腐蚀产物完全覆盖。经XRD分析,三种条件下的铝涂层腐蚀产物基本一致。进一步利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析可知,3 MPa高压条件下,压力加速了碱式氯化铝水合物Al9Cl6(OH)21·18H_2O、Al5Cl3(OH)12·4H_2O等腐蚀产物的形成。这些腐蚀产物在高压下不能有效结合,且易于流失,致使涂层耐蚀性能快速下降。结论铝涂层在高压条件下形成的腐蚀产物不能有效覆盖在涂层表面阻止腐蚀介质侵入,导致铝涂层的耐蚀性能下降。     

涂层局部破损环氧涂层/碳钢体系干湿循环腐蚀行为

通过设计模拟腐蚀环境电解池,利用电化学阻抗谱、扫描电镜和傅立叶红外光谱分析,研究处于3%(质量分数)Na Cl电解质膜下环氧涂层/碳钢体系的干湿循环腐蚀行为。结果表明,涂层破损区域的表面裸露碳钢在第4次干湿循环的腐蚀速率达到最大,然后腐蚀速率随干湿循环呈降低趋势。而涂层下碳钢的腐蚀速率在第6个干湿循环达到最大,之后逐渐降低并趋于稳定。涂层下碳钢和裸露碳钢表面由于氧扩散差异,导致形成氧浓差电池,使处于敞开液膜下的裸露碳钢成为阳极,其腐蚀速率总是高于涂层下碳钢。由于离子定向迁移或扩散的作用,导致裸露碳钢的中心区域至其边缘腐蚀产物为多层阶梯状分布,而涂层下基体金属腐蚀形貌呈波纹状。     

有机涂层在模拟深海环境中电化学行为研究

    采用压力釜模拟深海环境、结合电化学交流阻抗技术研究了Intershield 300 ENA301有机涂层在3.5%NaCl水溶液中的电化学行为.结果表明,相同厚度的有机涂层在3MPa压力条件下的阻抗和电化学反应阻抗较常压下小一个数量级以上,而涂层电容却大很多.涂层特征频率表明,在3MPa压力条件下的特征频率较常压下的高很多,表明涂层在压力作用下缺陷率高于常压条件,压力加速了有机涂层的失效.     

应用灰色系统理论预测沥青涂层在土壤模拟液中的寿命

目的基于灰色系统理论预测模型建立涂层腐蚀寿命的预测模型,利用该模型计算不同厚度的无溶剂环氧煤焦沥青涂层在滨海氯盐土模拟液中的涂层寿命。方法采用电化学方法,测定不同厚度无溶剂环氧煤焦沥青涂层涂覆的碳钢在滨海氯盐土模拟液中的交流阻抗值。基于灰色系统理论GM(1,1)模型将滨海氯盐土模拟液中测试的无溶剂环氧煤焦沥青涂料的低频阻抗模值和浸渍时间关系,建立涂层腐蚀寿命的预测模型。结果三种不同厚度无溶剂环氧煤焦沥涂层试样在侵蚀性溶液中浸泡240 d时,低频阻抗模值仍保持在8.3×10~8Ω·cm~2以上,应用预测公式计算的滨海氯盐土模拟液中三种无溶剂环氧煤焦沥涂层低频阻抗模值的实测值与预测值的相对误差小于6.0%,C0.35,P=1,该模型的预测精度好。涂层厚度为200μm的无溶剂环氧煤焦沥青层预测寿命t=781 d,涂层从浸泡初期阶段进入中期阶段。随着涂层厚度的增加,涂层寿命愈长,当涂层厚度为600μm时,其预测寿命达到2926 d。结论所建涂层腐蚀寿命的预测模型表现出较好的拟合精度和预测可靠度。     

BI@ZIF-8/EP涂层的制备及在深海压力下的防护性能研究

目的 制备负载苯并咪唑(BI)的BI@ZIF-8粒子,研究BI@ZIF-8/EP涂层在2种静水压力下的失效行为。方法 制备并表征BI@ZIF-8粒子。制备BI@ZIF-8/EP涂层,在常压(0.1 MPa)和模拟深海压力(6 MPa)开展浸泡实验。通过微观形貌、失光率、色差、附着力、红外光谱、电化学阻抗谱等手段进行涂层失效行为对比分析。结果 成功制备了BI@ZIF-8粒子;在相同压力条件下,BI@ZIF-8/EP涂层具有更高的附着力和阻抗值;同种涂层在6 MPa下退化更加严重,附着力和阻抗值下降速率增大;随着浸泡时间的延长,6 MPa下BI@ZIF-8/EP涂层中的BI特征峰强度明显减弱,2种涂层的主要特征峰强度均有下降。结论 ZIF-8粒子中的咪唑基,能增加环氧涂层交联密度,降低侵蚀性粒子渗透速率;高静水压能显著加速侵蚀性粒子向涂层内部的扩散,并加速有机涂层失效进程;BI分子和2-Melm分子中N原子的孤电子对与Fe原子的空轨道能在金属基体表面形成吸附膜,并且Zn²⁺和OH⁻能在金属基体表面形成沉积膜,有效减缓了金属腐蚀。此外,2种涂层的退化机制不受静水压力升高的影响。