表面處理對復合涂層性能的影響
作者:管理員    發布于:2017-04-06 16:47:24    文字:【】【】【
摘要:1 引言   用于防護鋼材基體的涂層體系,其保護壽命通常受到多種因素的影響,其中主要包括表面處理質量、涂料種類、膜厚。而據統計[93],有49.5%的涂層失效是由表面處理質量不達標造成的,所以鋼材表面處理的質量控制是確保涂層保護性能最關鍵的環節。這是因為表面污染物或粗糙度的差異不僅可降低涂層/碳鋼間的豁附力,還可以改變涂層的電化學性能[94,95]。

1 引言

  用于防護鋼材基體的涂層體系,其保護壽命通常受到多種因素的影響,其中主要包括表面處理質量、涂料種類、膜厚。而據統計[93],有49.5%的涂層失效是由表面處理質量不達標造成的,所以鋼材表面處理的質量控制是確保涂層保護性能最關鍵的環節。這是因為表面污染物或粗糙度的差異不僅可降低涂層/碳鋼間的豁附力,還可以改變涂層的電化學性能[94,95]。

  近年來,人們研究了基材表面以及腐蝕環境中可溶鹽污染物的存在及含量的不同對涂層防護性能的影響[96,97],Moreilio等1981采用濕熱實驗研究了聚氨酯清漆和乙烯清漆涂層下鋼材上NaCl、NH4Cl、CaCl2等污染的影響;Fuente等[99]采用大氣腐蝕研究了鋼材表面鐵銹量對涂層防護壽命的影響。雖然李瑋等[100]研究了不同表面處理條件下的交流阻抗譜,但是其表面處理較實際施工中的表面處理等級有一定差別。改性環氧防銹漆以及環氧玻璃鱗片防銹漆均是海洋碳鋼結構物的常用保護涂料,但還未有人研究其在不同表面處理條件下的電化學阻抗性能及孔隙率變化,因此采用EIS研究表面狀態對涂層性能的影響有重要意義。

  本章主要對不同表面處理等級的碳鋼/涂層體系改性環氧防銹漆以及環氧玻璃鱗片防銹漆在3.5%NaCl溶液浸泡作用下的電化學阻抗譜進行了分析,得到了表面處理等級Sa2、St2、St3下涂層體系電化學參量的變化特以及涂層孔隙率的變化規律。

  2 不同表面處理條件下的交流阻抗譜

  如圖4-1,不同表面處理等級的碳鋼/涂層體系4#改性環氧船底涂料和5#玻璃環氧涂料浸泡8個周期后測得的交流阻抗bode譜圖。4#涂料涂裝于表面處理等級為Sa2和St3的碳鋼板后,浸泡腐蝕8個周期的交流阻抗圖形相似。在低頻范圍時阻抗值保持不變,與頻率變化無關。在達到特征頻率后,其阻抗值隨著頻率上升線性下降。特征頻率分別為:0.1Hz,0.3Hz。0.01Hz時阻抗值分別為:2×108Ω·cm2和9×107Ω·cm2。而4#涂料涂裝于表面處理等級為St2的碳鋼上浸泡腐蝕8個周期后,譜圖在低頻范圍阻抗值略有下降,直到到達特征頻率后阻抗值線性下降。特征頻率為:1000Hz,0.01Hz時阻抗值為1×106Ω·cm2。隨著碳鋼表面處理等級提高,4#涂層體系的特征頻率降低,最低阻抗值上升,涂層用壽命延長。

  5#涂層體系在三種不同表面處理等級的碳鋼浸泡8周期后的阻抗譜圖形差別較明顯。表面處理等級為Sa2和St3的碳鋼/涂層體系的譜圖在低頻范圍時阻抗之保持不變。在達到特征頻率后線性下降,特征頻率分別為0.2Hz和20Hz,0.01Hz時阻抗值為1×108Ω·cm2和4×106Ω·cm2。表面處理等級為St2的體系阻抗譜中出現兩個拐點,首先在低頻范圍以一定斜率下降,到達第一個特征頻率后阻抗值下降趨勢至基本不變,在第二特征頻率后阻抗值線性下降。第一特征頻率為0.03Hz,第二特征頻率為l0000Hz。0.01Hz時阻抗值為2×104Ω·cm2。與4#涂料體系相同,隨著碳鋼表面處理等級的提高,體系的特征頻率降低,最低阻抗值上升。

從兩個體系的阻抗譜圖可以看出,較高的表面處理等級能夠延長涂層使用壽命。在相同的表面處理等級和腐蝕條件下,4#涂層體系的阻抗值高于5#涂層體系,這說明改性環氧漆的機械性能、耐蝕性能和防護性能均高于玻璃鱗片漆。

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