有機涂層——經濟有效的防腐蝕技術

    涂裝技術是保護金屬結構的重要措施之一，有機涂層施工簡便、防護效果好，已經成為目前較經濟有效的防腐蝕技術。

    有機涂層優與劣

    有機涂層能與金屬緊密結合，防止腐蝕介質與金屬基質相接觸，延長金屬材料的使用壽命。但是，有機涂層在服役過程中會受紫外線、鹽霧、濕熱以及其它腐蝕介質的影響而產生微孔或間隙，成為氧氣、水分子、腐蝕性離子侵入涂層/金屬界面的通道，引起涂層自身防腐性能下降，并促進基體金屬腐蝕。

    失效過程和老化機理的研究很有必要

    通過研究有機涂層的失效過程和老化機理，實現涂層老化狀態的早期診斷和預警，對于實現涂層的預防性維修，避免涂層失效帶來的金屬腐蝕損失具有重要的應用價值。

    宏觀電化學方法

    1、直流電化學極化

    直流電化學極化在測試涂層防腐性能時主要有直流電阻法、電位/時間法、極化曲線法、極化電阻法、動電流法等。

    電位/時間法是通過測定涂裝金屬電極的電位隨時間的變化關系來評價涂層的防護狀態。

    直流電阻法是通過將涂層等效為一個高阻值的電阻，通過電位-電流曲線的斜率來計算涂層電阻。

    極化曲線是采用Tafel極化，通過Butler–Volmer電化學動力學方程求出涂層體系的自腐蝕電位和基體金屬的自腐蝕電流密度等，進而評價涂層的防護能力。

    這些測試方法一般需要對樣品施加較高的電位或電流擾動，由于強極化會加速涂層自身衰變，并產生不可逆的影響，無法實現涂層的無損原位監測，因此這些方法一般是在實驗室里作為輔助方法，不能作為現場涂層質量與老化狀態監測的手段。

    2、電化學阻抗

    電化學阻抗譜是向被測體系施加小幅正弦波電壓擾動信號，由體系的電流響應信號得到阻抗譜或導納譜，再根據不同的等效電路模型進行分析、擬合。

    由于擾動信號小，不會對涂層體系造成不可逆的影響，而且EIS測量頻率從10-3～105Hz，可以在很寬的頻率段得到涂層的電容、電阻、涂層/金屬界面雙電層電容、反應電阻等和涂層老化過程相關的電化學參數。

    采用涂層阻抗來衡量涂層的耐蝕性時，電容值可以代表涂層滲透電解液的能力，反應電阻可估算涂層下金屬腐蝕速率。該方法能在短時間內對涂層的防腐蝕性能進行評價。目前，EIS被廣泛運用在涂層防護與老化機理研究中。

    3、電化學噪聲技術

    電化學噪聲是指腐蝕著的電極表面所出現的一種電位或電流隨機自發波動的現象，是一種電學狀態參量，能提供系統從量變到質變的信息。

    1968年，LVERSON發現了腐蝕電化學體系中腐蝕電極電位隨時間的隨機波動現象，首先確立了電化學噪聲，引起電化學噪聲的主要有涂層微裂紋、涂層起泡、電極表面鈍化膜的破壞與修復以及局部陰陽極反應活性的變化、環境溫度的改變等。

    ENM是一種原位、無損檢測技術，不用施加可能改變電極表面反應的外界擾動條件，就能評價涂層的防護能力，近年來在研究涂層腐蝕防護方面得到較快發展。

    結語

    鑒于涂層自身的多樣性和復雜性，以及面對的環境的多變性，使得涂層性能評價變的困難和不確定，因此需要從多角度和多參數來分析涂層的性能變化。

    宏觀電化學測量技術能快速、方便地測量涂層的整體防護性能，但測試結果只能反映涂層的平均表現，無法描述涂層的局部缺陷和微觀變化。

    所以下次，小編將會帶大家了解微區電化學方法。感興趣的小伙伴不要錯過哦~

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責任編輯：王元

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