碳钢表面有机涂层破损程度的模拟研究

碳钢试片表面模拟有机涂层不同程度的破损状态，在 NaCl溶液中进行了电化学测试.提出了破损程度系数Kp，建立了Kp与涂层体系 电化学等效电路参数之间的函数关系，可用来判辨有机涂层的破损程度，为现场检测仪器的 研制提供了理论依据.同时还测定了有机涂层不同破损程度的电化学阻抗谱，分析了谱图特 征.     

Q235碳钢在宜宾不同大气环境中的腐蚀行为

通过室外暴露试验和电化学测试,研究了电网设备主要金属材料Q235碳钢在四川宜宾地区不同大气环境中的腐蚀行为。结果表明：在四川宜宾A、B、C三个变电站环境中,Q235碳钢的平均腐蚀速率分别为19.68μm/a、41.40μm/a和28.75μm/a,其表面腐蚀产物主要由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe₃O₄组成,在B和C变电站环境中,Q235碳钢表面腐蚀产物中的α-FeOOH含量较高;在B变电站环境中,Q235碳钢的腐蚀电流密度最大,膜层电阻最小,说明其表面锈层对基体的保护性能较差。     

交流阻抗技术测定碳钢上有机涂层的防蚀性能

用交流阻抗技术在宽频率范围(0.01Hz-65kHz)内测定了六种有机涂层/碳钢在3%氯化钠溶液中的频谱图。用不同的等效电路解释了不同涂层体系的频谱行为,讨论了不同涂层的保护性能并分析了层下金属的腐蚀过程。     

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。     

模拟海洋大气环境中丙烯酸聚氨酯涂层的失效规律

针对丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂层在沿海大气环境使用中的问题,采用电化学阻抗谱(EIS)技术、数值分析技术,研究了40℃模拟海洋大气环境中涂层内水分的扩散过程。结果表明,涂层内水分的扩散过程的lnCc-t1/2曲线可分为两个阶段:线性增加阶段和缓慢增加阶段。计算得到第一阶段涂层中水分的扩散系数D为5.45×10-10 cm2/s。研究还发现,海洋大气环境下聚氨酯涂层老化过程大致可分为三个阶段:水渗透过程、涂层下金属腐蚀过程和涂层完全失效过程。     

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。     

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。     

Q235碳钢在红壤中的腐蚀行为

采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等技术对在红壤中服役多年的变电站接地网Q235碳钢进行了形貌观察和腐蚀产物分析,并通过电化学和模拟加速腐蚀试验对比研究了Q235碳钢在红壤中的腐蚀行为。结果表明:接地网材料表面形成的腐蚀产物主要是铁的氧化物,主要有Fe2O3、Fe3O4、FeOOH,并且Cl元素的存在会加剧Q235碳钢材料的腐蚀;当土壤含水率为20%(质量分数,下同)时,Q235碳钢在红壤中腐蚀速率最大,Q235碳钢的腐蚀电流密度随Cl-与SO42-的变化规律基本一致,都是先增大后减小,并且可划分为3个区间;Q235碳钢在红壤中的腐蚀速率随着试验时间的延长呈现先降低后小幅升高的趋势,该加速腐蚀试验,没有改变Q235碳钢在红壤中的腐蚀机理,且与现场有较好的相关性。     

Q235碳钢表面SiO2/PDMS超疏水涂层的制备及防腐性能研究

目的 提高Q235碳钢的耐腐蚀性能。方法 在Q235表面先提拉聚二甲基硅氧烷(PDMS),预固化后再次提拉含疏水气相二氧化硅的PDMS分散液,完全固化后在Q235表面构建一个SiO2/PDMS超疏水涂层。通过扫描电镜、激光共聚焦显微镜、能谱、接触角、砂纸磨损、划格试验对涂层的形貌、结构和表面性质进行分析;采用电化学工作站对涂层的耐腐蚀性和耐久性进行评价。结果 SiO2纳米粒子被镶嵌在PDMS中,在Q235表面形成了一种微纳粗糙结构,平均粗糙度为2.2 μm;涂层表面能仅为5.6 mJ/m²,接触角为152.6°;涂层机械稳定性和结合力优异,砂纸磨损15个周期及划格试验30个周期后,仍保持超疏水。电化学研究表明,在Q235表面引入SiO2/PDMS后,阻抗提升了2个数量级,电容降低了6个数量级;腐蚀电位正向移动了0.419 2 V,腐蚀电流密度降低了3个数量级;涂层对Q235的防腐效率高达99.8%,呈现出优异的耐腐蚀性。在腐蚀液中浸泡一周后,SiO2/PDMS涂层仍保持超疏水和优异的耐腐蚀性,表明涂层耐久性良好。结论 以PDMS为疏水层,纳米SiO2为填料构筑粗糙表面,通过条件控制实现防腐底层和超疏水表层间的界面融合,从而引入稳定的SiO2/PDMS超疏水涂层,提高了Q235的耐腐蚀性和耐久性。本研究为在金属表面构筑稳定的超疏水涂层提供了一种方法,有望拓展金属在恶劣环境中的应用。     

碳钢表面导电PEDOT涂层的电化学制备及防腐性能

目的 在Q235钢基底上电沉积致密导电聚合物PEDOT涂层,利用PEDOT的良好导电性,避免电荷集中,提高Q235钢的防腐性能。方法 在十二烷基硫酸钠（SDS）和高氯酸锂（LiClO4）溶液中,通过电化学恒电流方法在Q235碳钢基底上电聚合EDOT。采用循环极化、开路电位监测（OCP）、电化学阻抗谱（EIS）及扫描振动电极（SVET）等手段,研究导电PEDOT涂层与碳钢基底的电化学交互作用及其对基底腐蚀行为的影响规律。结果 在电流密度为5 mA/cm2的条件下,沉积的PEDOT涂层最完整、致密,具有球状团聚表面形貌。PEDOT/Q235电极在3.5%NaCl溶液中浸泡40 h后电偶电流密度为-15 μA/cm2,电偶电压为-715 mV。多次循环极化曲线基本重合,体现出良好的电化学稳定性。开路电位和EIS结果表明,PEDOT涂层4 d后钝化了基底,对基底产生保护。SVET结果证明,PEDOT涂层能够形成电子离域,避免电荷集中,涂层划痕区的电流密度从628 μA/cm2降低到23.8 μA/cm2。结论 PEDOT涂层可以减轻Q235基底在NaCl溶液中的腐蚀,其减缓腐蚀的能力归因于其结构致密、钝化基底及减少表面电荷集中。     

碳钢表面硅烷锌铝涂层的腐蚀电化学行为

在碳钢表面制备了一种由硅烷粘结剂和鳞片状锌铝粉所组成的硅烷锌铝涂层.研究了该涂层/碳钢体系在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为.结果表明,该涂层的作用过程可以分为3个阶段:浸泡初期为表层的金属粉活化,中期为电化学保护,后期主要为阻挡层保护.硅烷锌铝涂层的阻挡层作用较弱,阴极保护为其主要防护机理.     

有机防腐涂层在流动条件下的加速失效行为

选用熔融结合环氧粉末(FBE)涂层作为研究对象,用电化学阻抗谱法(EIS)考察流动的和静止的涂层在3%NaCl溶液介质中的失效行为,以此探讨流动条件对涂层的失效行为的影响.结果表明,涂层在流动的条件下加速失效,失效的原因是液体的流动加速了溶液中离子,而不是水分子向涂层中的渗透.这为考核涂层提供了一种新的加速实验方法.     

碳钢在混凝土模拟溶液中的腐蚀测试研究

采用失重法、电阻法和方阻法测试碳钢在混凝土模拟溶液中的腐蚀深度,并利用极化曲线、交流阻抗测试探讨腐蚀电化学特征。在腐蚀深度为0.08 mm范围内,电阻法、方阻法与失重法测量的腐蚀深度最大差值分别为6.30μm和0.98μm,测量结果有较好的一致性。碳钢在浸泡开始时,表面有一层钝化膜,阻抗谱为单容抗弧;继续腐蚀,碳钢从钝化转变为活化,表面钝化膜遭到破坏,腐蚀溶解不断进行。     

淡水舱涂层在不同水环境中的失效行为研究

利用附着力测试、吸水率测试和电化学阻抗谱测试等手段,研究了淡水舱涂层在反渗透水、调质水、自来水等淡水以及盐水中的腐蚀失效行为.结果 表明,自来水比盐水具有更快的渗透速度,导致涂层在淡水中会优先失效.淡水舱涂层在反渗透水、调质水和饮用水3种淡水中的腐蚀失效历程相同,根据电化学阻抗谱的变化特征可分为3个阶段:水的快速渗透、...     

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.     

有机涂层防护性能与失效评价研究进展

简要综述了近年来评价有机涂层防护与失效的宏观与微观电化学方法。介绍了直流电化学极化、电化学阻抗谱(EIS)、电化学噪声(ENM)等宏观电化学测试方法,此类方法主要反映涂装材料的整体防护特性和老化失效规律;而微区电化学测量方法,如局部电化学阻抗(LEIS)、扫描开尔文探针(SKP)、扫描振动电极(SVET)、扫描电化学显微镜(SECM)和原子力显微镜(AFM)等,主要用于涂层局部或微缺陷的检测,以及界面层物理化学变化规律的研究。简述了应用这些方法所取得的成果,对进一步研究涂层失效具有一定指导意义。     

结合WBE与EIS技术研究环氧涂层下碳钢与铜合金在海水中的电偶腐蚀

目的 研究环氧涂层下碳钢与铜合金在海水中的电偶腐蚀行为及涂层整体和局部区域的劣化过程。方法 使用丝束电极（WBE）技术和电化学阻抗谱（EIS）技术研究丝束电极表面的电流密度分布和涂层阻抗谱演化,同时对比分析碳钢区域与铜合金区域涂层的阻抗谱特征。结果 阳极电流峰首先出现在碳钢局部区域,而电流密度较大的阴极电流峰主要集中出现在铜合金区域的边缘。当浸泡至122 h时,铜合金区域的涂层阻抗明显低于碳钢区域的涂层阻抗,且EIS响应出现了Warburg扩散阻抗特征。在浸泡456 h后,单根钢电极发生由阴极向阳极的极性转换。结论 涂层下碳钢与铜合金在海水中发生电偶腐蚀时,铜合金作为阴极被保护,但铜合金区域的涂层在阴极剥离的作用下加速劣化。在涂层劣化过程中,碳钢区域的涂层缺陷处成为腐蚀反应的阳极区,而主要的阴极区位于铜合金的边缘区域,这与溶解氧的“竞争效应”有关。由于涂层发生阴极剥离现象使得基底金属被腐蚀,从而导致涂层下单根钢电极的电流发生由阴极向阳极的极性转换。     

碳钢在SO_2大气环境中的腐蚀行为

在实验室模拟含SO_2体积分数分别为0.4×10~(-6)和1×10~(-6)的污染大气环境,研究20~#碳钢的腐蚀规律。借助金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察表面腐蚀形貌,X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀产物成分。结果表明,随SO_2含量增加,碳钢腐蚀加快。在两种大气环境中碳钢腐蚀432 h,前者分为2个阶段,均符合指数增长规律;后者分为3个阶段,分别符合指数增加、线性增加和指数衰减规律。在SO_2含量少的大气环境中,锈层较薄,在SO_2含量多的大气环境中,腐蚀产物层向外生长速度相对较慢,锈层较厚。具有丝状腐蚀特征,丝状腐蚀物在晶界和表面活性点上开始生长,然后沿着晶界和铁素体向内延伸,同时在丝状物上有胞状锈的生成。S主要集中在胞状物上,SO_2含量增加,胞状锈的生长速度加快。