高静水压力对水在环氧涂层中传输行为的影响

利用传统增重法和电化学阻抗测量技术研究了常压和深海高静水压力条件下水在环氧涂层中的传输行为。计算出了不同环境下水的扩散系数,并分析了静水压力对水在涂层中吸水动力学的影响。结果表明,高静水压力加速了水在涂层中的传输过程,使其扩散机制由常压下的理想Fick扩散行为变为S吸收型的非理想Fick扩散行为;扩散动力学参数,包括扩散速度、饱和时间和饱和吸水率均发生了明显变化;与涂层阻滞性能密切相关的涂层电容、涂层电阻和特征频率等参数随浸泡时间的变化在高压下也更为显著,涂层提前发生失效。     

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。     

交变压力环境下KH-550改性氧化石墨烯环氧涂层的失效机制

石墨烯因其优异的力学性能及热化学稳定性、较大的比表面积而在防腐涂层应用中备受关注。采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,研究了改性GO对深海交变压力模拟环境下环氧涂层失效机制的影响。利用TEM和沉降实验观察了GO粉末的分散性及其与环氧树脂的相容性;利用重量法、附着力测试和拉伸测试研究了涂层的防护性能;利用OCP和EIS研究了涂层在交变压力下的失效历程。结果表明：KH550改性GO涂层在抗渗透性、强韧性、附着力等方面均有明显提高。添加改性GO减少了涂层的表面缺陷,更加致密的涂层结构有效阻碍了溶液的扩散。改性GO与环氧树脂结合良好的界面可延缓交变压力的破坏作用,从而延长了涂层在交变压力环境下的使役寿命。     

模拟流动海水条件下无溶剂环氧防腐涂层的失效行为

在60 ℃实验条件下以3种无溶剂环氧防腐涂层为研究对象,利用称重法研究了在不同流速3.5%NaCl溶液中水在涂层中的扩散行为,采用开路电位法 (OCP) 和电化学阻抗谱技术 (EIS) 研究了不同流速下涂层的失效行为。结果表明,胺类固化粉末涂层和酚醛固化粉末涂层在实验流速范围内、酚醛胺固化液体涂层在较低流速范围内,水在涂层中的扩散符合Fick II模型,而酚醛胺固化液体涂层在4 m/s高流速下水在涂层中的扩散偏离Fick II模型;随着流体流速增加,涂层的饱和吸水量增加,水在涂层中的扩散系数变大;实验流速范围内3种无溶剂涂层失效过程分为3个阶段;流体流速明显加速了酚醛固化粉末涂层和酚醛胺固化液体涂层的劣化,对胺类固化粉末涂层失效影响不明显。     

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.     

用于原位检测在深海并压力交变环境中有机涂层电化学阻抗的预埋微电极研究

实验设计了一种预先植入涂层内部的圆环状微电极,并基于预埋微电极的方法设计了适用于深海交变压力环境下有机涂层原位电化学阻抗测试的电极系统。结果表明:设计的预埋微电极有效避免了外置电极在使用过程中不易安装以及有机涂层本身厚度对电化学测试信号的影响等缺点,实现了原位的涂层服役性能评价。同时,该微电极可以在深海高压及交变压力环境下有效使用,测试结果与传统三电极测量装置具有较好的一致性,证明了微电极设计的有效性及可靠性。     

聚酰亚胺封装涂层中水的传输行为以及涂层对水阻滞能力的劣化机制研究

目的 揭示可植入电子器件(IEDs)封装用聚酰亚胺材料中水的传输行为及阻滞性能劣化机制,为寻求该封装材料的阻滞性能和寿命的评价方法、提高IEDs的保护能力提供基础试验数据和理论参考.方法 选择模拟体液为研究介质,采用称重试验、电化学阻抗谱(EIS)、形貌表征和孔隙率测定等技术手段,研究水在聚酰亚胺涂层中的传输行为及涂层阻滞性能的劣化机制,同时探讨生物大分子对涂层中水传输行为的影响.结果 涂层中水的传输行为包括4个阶段:第一阶段为水在涂层表面的润湿过程,此阶段吸水率在短时间内迅速增加;第二阶段为Fick扩散阶段,此阶段水的扩散系数仅为5.6×10–15 cm/s;第三阶段,吸水率突增,此阶段有结合水形成;第四阶段,吸水达到饱和,水以自由水和结合水两种状态存在.涂层阻滞性能劣化是由于涂层在基体上的附着力较小,仅为1.78 MPa,当水等侵蚀性粒子进入涂层时,会导致涂层起泡,阻滞性能劣化.此外,由于涂层平均孔径小于体液中生物大分子的尺寸,吸附在涂层表面的大分子对水在涂层中的传输起到阻滞作用.结论 聚酰亚胺涂层中水的传输速度较慢,而且体液中的大分子会进一步阻止水的进入,故聚酰亚胺是较为理想的体内封装材料,通过提升涂层与基体的结合力,可以提高涂层的使役寿命.     

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.     

一种环氧粉末涂层的吸水性研究

利用称重法对一种环氧粉末涂层在不同溶液种类(NaCl,KCl,CaCl2和蒸馏水),不同温度(20,40,60和80℃),不同浓度NaCl溶液中的吸水性进行了研究。结果表明,水在环氧粉末涂层中的扩散基本符合Fick第二定律,饱和吸水量和水在涂层中的扩散系数与溶液温度和水活性有关,并计算得到不同溶液中水在环氧粉末涂层自由膜中扩散的活化能;涂层浸泡过程中填料会有溶出,不同溶液溶出行为不一致;一次结合水和二次结合水含量随温度的升高而增大;80℃蒸馏水中涂层结构发生松弛导致吸水量不断增加。     

酸溶液在纳米蒙脱土改性EA光固化涂料中的渗透行为

采用静态浸泡法得到了漆膜增重-时间曲线,研究了酸溶液在纳米蒙脱土(nano-MMT)改性光固化涂层中的渗透行为.结果表明:浸泡初期,介质在涂层中的传输行为符合Fick扩散定律,之后涂层吸收量达到饱和,由计算公式可求得渗透介质在涂层中的扩散系数;添加nano-MMT、增加WEA:WAD的比例和提高交联密度可以减小渗透介质的扩散系数,提高涂层的抗介质渗透性能.     

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。     

工业纯钛TA2在含硫化物深海水环境中的应力腐蚀行为

深海水环境具有静水压力大、溶氧量低、侵蚀性离子复杂等特点,使得深海水环境具有较强的腐蚀性。目前,钛及钛合金在深海环境下的腐蚀及应力腐蚀行为机理尚不清楚,这对钛合金在深海环境中的应用造成较大的威胁。文中采用电化学方法及U型弯试验研究了工业纯钛TA2在模拟深海环境下的电化学行为及应力腐蚀行为。结果表明,静水压力对TA2均匀腐蚀及阴极析氢反应均有所促进,随着静水压力增大,TA2腐蚀电流密度及析氢电流密度均增加。硫化物的加入一定程度上降低了TA2钝化膜稳定性,并对阴极析氢反应有较为明显的促进。应力腐蚀试验表明深海硫化物作用下TA2具有一定的应力腐蚀敏感性。TA2在深海条件下,虽然SCC以氢致开裂为主,但是由于氧含量与浅海等环境的不同,阳极溶解机制也是TA2在深海条件下SCC开裂的原因。     

深海环境对纯镍腐蚀行为的影响Ⅲ-静水压力对纯镍点蚀机制的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电化学测量方法研究纯镍在3.5%NaCl溶液中,静水压力为常压和8 MPa条件下的腐蚀行为.结果表明,在常压和静水压力为8 MPa条件下,纯镍钝化膜均为二维形核;8 MPa的静水压力对纯镍的腐蚀行为有三方面的影响:(1)降低纯镍的钝化膜形成速度;(2)抑制点蚀形成的B1过程,促进A3过程...     

循环静水压力对牺牲阳极阴极保护的影响

实验模拟了常压和3.5MPa静水压力循环作用下,牺牲阳极阴极保护系统(CP)中阳极对阴极的保护。利用电化学测试法,结合SEM分析,对CP系统进行了电化学测量和腐蚀形貌观察,并对腐蚀产物进行了XRD成分分析。结果表明：在循环静水压力下,阴极的保护电位升高;牺牲阳极表面形成了一层相对致密的腐蚀产物壳层,导致其工作电位升高,放电能力下降;CP系统中斜率参数增大,牺牲阳极对阴极的保护效果变差。     

静水压对X80表面铈转化膜腐蚀行为的影响

铈转化膜作为一种环境友好的转化膜,有利提高材料的耐腐蚀性能。采用电化学沉积方法在X80表面制备了铈转化膜,研究了其在0.1和20 MPa静水压3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为。通过高温高压在线电化学测试反应釜对开路电位、交流阻抗、线性极化电阻、极化曲线等进行测试,利用扫描电镜、能谱仪及接触角测试仪对腐蚀前后的表面形貌、元素及表面亲水性进行分析。结果表明,X80表面铈转化膜显著提高X80在浅海0.1 MPa静水压中的腐蚀电化学性质,但在深海20 MPa静水压中X80表面铈转化膜的开路电位、线性极化电阻、交流阻抗明显降低,且腐蚀电流密度明显增加;X80表面铈转化膜在深海20 MPa静水压中腐蚀后表面膜存在大量的裂纹,而在浅海0.1 MPa静水压中腐蚀后表面无明显缺陷;X80表面铈转化膜腐蚀前表面表现出亲水性,而腐蚀后表面接触角明显增大,表现为疏水性。     

HIPIMS制备Cr-B涂层及摩擦学性能

为研究Cr-B涂层在多测试环境(干摩擦、蒸馏水和海水环境)下摩擦磨损行为,采用高功率脉冲磁控溅射沉积技术制备Cr-B涂层,分析涂层成分、结构、微观形貌和力学性能,重点考察涂层在不同环境下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的Cr-B涂层,B/Cr的原子比为1.8,结构主要由CrB2和自由Cr相组成,硬度和弹性模量分别为(26.9±1.0)GPa和(306.7±6.0)GPa。摩擦测试结果显示:涂层在干摩擦时具有较高的摩擦因数为0.75,发生严重磨损失效,归因于摩擦过程中涂层剥落而导致严重的磨粒磨损;与干摩擦相比,涂层在蒸馏水和海水环境中的摩擦因数均显著降低,分别为0.26和0.22,这主要由于蒸馏水和海水的边界润滑作用所导致,在蒸馏水中摩擦的磨损机制为磨粒磨损,而在海水中的磨损机制为磨粒磨损和腐蚀磨损的协同作用。     

深海环境下金属及合金材料腐蚀研究进展

综述了深海环境下溶解氧含量、温度、pH、溶解CO2含量、含盐度、静压力、流速以及生物环境等各项因素对金属及合金材料腐蚀的影响,认为溶解氧含量通常为金属及合金材料腐蚀的最主要因素;重点介绍了实海暴露方法和室内模拟加速腐蚀方法在深海环境下的研究进展及具体应用,指出最好将室内模拟加速腐蚀试验和实海暴露方法相结合,同时体现二者的优势以研究金属及合金材料的腐蚀行为;总结了深海环境下金属及合金材料的腐蚀状况,对其防护手段-阴极保护及涂层保护进行了概述.