改性环氧防腐涂层在模拟深海高压环境的失效行为

采用海水压力罐模拟深海高压环境,利用电化学阻抗谱(EIS)、三维视频显微镜和扫描电子显微镜(SEM)等手段,对比研究了改性环氧防腐涂层在常压海水环境和模拟深海高压环境(6 MPa海水压力)下的失效行为。结果表明,试样在深海高压环境下浸泡30 d后,涂层阻抗已降低到105Ω·cm~2;而常压环境下,涂层阻抗仅降低到108Ω·cm~2,深海高压环境促使涂层更快地吸水达到饱和状态,高压环境导致涂层下的金属腐蚀活性面积不断增大,基体金属腐蚀速率不断增加。SEM观察表明,高压导致环氧防腐涂层中的颜填料发生脱附,使涂层/金属基体界面弱化,腐蚀活性表面积增大,从而导致涂层破损和基体腐蚀。     

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.     

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.     

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。     

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。     

承载作用下铁红环氧脂底漆失效过程的电化学响应特征

采用局部电化学阻抗(LEIS)技术和电化学阻抗(EIS)技术研究了不同承载条件下,海水介质中铁红环氧脂底漆失效过程的电化学响应特征。结果表明:在不同的承载力作用下,铁红环氧脂底漆的失效过程呈阶段性变化,且应力加载过程加速了涂层的失效。在300 MPa屈服应力作用下,腐蚀介质可以沿着细小的裂缝快速渗透涂层,与基体接触,缩短涂层的失效时间。涂层失效后,整体阻抗值明显降低,同时试样表面随机分布的高阻抗点数量有所减少,涂层防护性能明显下降,基材发生腐蚀。     

X80和X52钢在模拟海水环境中的腐蚀行为与规律

采用模拟浸泡实验、腐蚀形貌分析以及动电位极化和电化学阻抗技术研究了X52和X80钢在模拟海水环境中的腐蚀行为。结果表明:饱和氧时即模拟浅海条件下,X80和X52钢试样表面全面腐蚀和点蚀都会发生,腐蚀速率较大;低氧时即模拟深海条件下,二者主要发生点蚀,腐蚀速率较小。通过对X52和X80钢在模拟海水环境中针对含氧量这一影响因素的腐蚀行为与规律的对比分析得出,X80钢更适用于深海。     

有机涂层/低合金钢体系在海水中电偶腐蚀

测量了低合金钢/有机涂层-低合金钢体系在海水中的电偶电位和电偶电流,结合电化学阻抗谱和线性极化技术,对比研究了该体系的电偶腐蚀过程。分析了浸泡过程中涂层失效与电偶腐蚀电化学参数的相关性。研究发现,当涂层的物理屏蔽能力很强,在浸泡初期阶段,体系的电偶电流密度几乎为零,基体金属没有腐蚀发生;浸泡中期基底金属发生腐蚀,该体系电偶电流密度迅速增大,低合金钢腐蚀速率增大;浸泡后期,低合金钢对涂层体系起保护作用,涂层阻抗不再下降,该体系的电偶电流密度趋于稳定。     

环氧防锈漆在3种腐蚀环境中的电化学行为

采用电化学阻抗谱(EIS)技术研究了环氧防锈漆经实海浸泡试验和质量分数3.5%NaCl溶液浸泡试验、盐雾试验2种实验室模拟试验后的电化学行为,测量了涂层试样在3种腐蚀环境中0.01 Hz低频阻抗(|Z|0.01 Hz),探究了实海浸泡试验和两种实验室模拟试验的相关性。结果表明:|Z|0.01 Hz在3种试验环境中的变化趋势相同,实海浸泡试验和2种实验室模拟试验的试验结果具有很好的相关性;3种试验环境对涂层破坏作用由小到大依次为:3.5%NaCl溶液浸泡试验实海浸泡试验盐雾试验。     

有机涂层在模拟沙漠大气环境下的加速试验研究

目的在较短的时间内获得有机涂层在沙漠大气环境下的腐蚀失效规律。方法针对有机涂层中应用比较广泛的丙烯酸聚氨酯涂层,采用紫外暴晒与吹沙试验相结合的加速试验环境谱进行实验室模拟沙漠大气环境加速老化试验,通过分析涂层质量、厚度、光泽度、表面形貌及电化学阻抗的变化,研究有机涂层的老化失效过程。结果随着加速试验周期的延长,丙烯酸聚氨酯涂层发生了一系列变化,表现为涂层质量减小,厚度减薄,光泽度降低,表面微观缺陷增多,电化学低频阻抗模值减小,防护性能下降。结论通过加速试验,可以快速获得有机涂层在沙漠大气环境下的老化失效规律。     

假单胞菌对聚硅氧烷树脂清漆涂层分解及防腐蚀行为的影响

利用微生物分析、EIS、SEM和FTIR等方法研究了海水中假单胞菌对聚硅氧烷树脂清漆涂层的分解及防腐蚀行为的影响。结果表明,浸泡时间在1 d内时,涂层在含假单胞菌海水中的腐蚀阻抗明显下降,而在无菌海水中则变化很小,表明假单胞菌在浸泡初期能够极大地降低涂层的腐蚀阻抗并能分解涂层。而随着浸泡时间的延长,两种环境下涂层的腐蚀阻抗均明显减小。涂层在含假单胞菌海水中浸泡1~30 d的腐蚀阻抗的减少量明显大于其在无菌海水中的减小量,表明浸泡30 d后假单胞菌对涂层结构造成了破坏。而当在长时间浸泡情况下,假单胞菌对于涂层腐蚀阻抗仅有轻微影响。无论是在无菌海水还是在含假单胞菌海水中,通过拟合电化学数据得到的等效电路模型中仅有一个时间常数。SEM和FTIR分析结果表明,浸泡30 d时假单胞菌能在一定程度上分解涂层。     

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。     

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。     

电化学阻抗谱对比研究连续浸泡和干湿循环条件下有机涂层的劣化过程

用电化学阻抗谱（EIS）技术对比研究浸泡在3.5%NaCl溶液中的碳钢表面有机涂层在连续浸泡和干湿循环条件下的劣化过程。结果表明,连续浸泡和干湿循环条件下的涂层劣化过程均可分为三个主要阶段：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。和连续浸泡过程相比,干湿循环加速了整个涂层的劣化过程,使涂层进...     

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。     

三种环氧改性聚氨酯基低红外发射率涂层的腐蚀电化学行为

采用电化学阻抗谱(EIS)研究了以环氧树脂(EP)、改性聚氨酯(PU)为粘合剂,铜粉、硅烷偶联剂改性铜粉、丙烯酸改性铜粉为填料的三种低红外发射率涂料在模拟海水环境(3.5%NaCl溶液)中的电化学腐蚀行为,并比较了这三种涂层体系的防腐蚀性能。结果表明,浸泡初期,铜粉填充环氧改性聚氨酯基涂料表现出较好的防腐蚀性能,但随着浸泡时间延长其失效速度加快,在整个浸泡过程中防腐蚀性能最差。根据涂层电阻(Rcoat)和涂层特征频率(fb)推测,丙烯酸改性铜粉填充环氧改性聚氨酯基涂料的防腐蚀性能优于硅烷偶联剂改性铜粉填充环氧改性聚氨酯基涂料。     

用电化学阻抗谱(EIS)研究环氧树脂涂层的防腐蚀性能

测试了环氧树脂/钢体系在3.5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱,并结合激光拉曼光谱测量和扫描电镜观察,系统地研究了有机涂层/金属体系性能与失效过程。重点在于涂层内部腐蚀性介质的传输以及涂层/金属界面发生的变化。结果表明:浸泡初期阻抗减小,中期阻抗增大,后期阻抗又减小,这与界面处生成的腐蚀产物膜有关。随着涂层在电解质溶液中浸泡时间的延长,涂层中Cl-浓度增加,破坏了界面处的腐蚀产物膜。     

利用电化学阻抗谱研究水在聚丙烯涂层中的传输行为

目的 研究聚丙烯涂层的失效机制.方法 利用电化学阻抗谱技术,对某聚丙烯涂层在3.5％NaCl溶液中的失效机制及水在该涂层中的传输行为进行了研究,使用等效电路图对电化学阻抗谱数据进行了拟合,评价了涂层在不同浸泡时间后的腐蚀保护性能,并计算了水在涂层中的扩散速率.结果 聚丙烯涂层浸泡在3.5％NaCl溶液后,其腐蚀防护性能...     

酸性土壤中破损防腐层下X80管线钢的应力腐蚀行为

设计加载阵列电极应力腐蚀实验装置,针对我国典型的华南酸性红壤环境,研究高强度低合金(HSLA)X80管线钢在破损防腐层(涂层)模拟缝隙下的应力腐蚀开裂(SCC)行为及影响因素,采用电化学阻抗谱(EIS)监测加载电极的腐蚀电化学过程,利用微电极监测防腐层剥离区局部电位和p H值变化,探讨破损涂层下HSLA管线钢SCC行为和规律.结果表明,防腐层开放破损(漏点)处管线钢发生严重腐蚀:不受力试样表面以阳极溶解占主导的均匀腐蚀为主,而拉伸试样表面出现大量微裂纹和点蚀坑,且沿试样划痕优先生长;封闭的剥离区内部管线钢的腐蚀程度显著减缓.同时,对涂层破损点及剥离区深处管线钢的腐蚀现象和过程进行了讨论.     

碳纤维复合材料在酸雨模拟液中的失效行为

为研究酸雨模拟液中碳纤维复合材料的失效行为,采用电化学阻抗法(EIS)研究碳纤维复合材料在酸雨模拟溶液中的失效过程,力学性能测试通过万能试验机进行,由傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱仪(XPS)进行失效反应机理分析,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料截面形貌。结果表明:全时浸泡试样的阻抗图谱变化不大,树脂层起到较好的屏蔽作用。外加恒电位阴极极化作用下试样破坏较快,介质快速渗入树脂层,引起试样低频阻抗模值和容抗弧半径的大幅下降,阻抗谱初期呈现扩散控制特征,随时间延长转为电荷转移和扩散的混合控制。全时浸泡条件下试样的力学性能变化不大,外加恒电位阴极极化条件下试样的弯曲和层间剪切性能大幅下降,树脂与基体间的界面结合力降低。试样在全时浸泡条件下基本不发生化学反应,外加恒电位阴极极化可促进碳纤维复合材料中树脂的水解,使树脂基体破碎,并生成疱状反应产物,加速材料的失效。