基于腐蚀转化机制的富锌涂层防护机理研究

摘要

涂层广泛应用于金属的腐蚀防护，但涂层易存在缺陷，针对这一问题研究人员开发了具备自修复能力的自愈合涂层。富锌涂层作为一种传统的自愈合涂层广泛应用于工业防腐，一般认为：其防护作用主要源自锌粉的牺牲阳极保护作用和锌腐蚀产物填充孔隙的屏蔽作用，由于涂层结构的复杂性，该涂层的防护机理并没有形成完全系统的认识。 依据目前富锌涂层的研究现状，本文对富锌涂层中锌粉自腐蚀转化诱导形成化学屏蔽在涂层中的防护作用进行了系统研究。设计了三种体系对其防护作用进行验证。 首先，研究了锌粉自腐蚀对介质腐蚀性的影响。实验表明锌粉在介质中的自腐蚀消耗了介质中溶解氧，提高了介质pH值，降低了介质腐蚀性。随后，研究了富锌涂层中锌粉自腐蚀转化增强涂层防护性能的作用。考察了富锌涂层作为中间层时，锌粉的自腐蚀转化过程对A3碳钢的防护作用。结果表明涂层防护性能随富锌中间层锌粉含量的增加而增强。涂层划伤后，添加富锌中间层的试样划伤微区氧还原电流在浸泡初期明显小于空白试样，阻抗高出空白试样一个数量级。结果表明富锌涂层中锌粉的自腐蚀转化诱导形成化学屏蔽在增强涂层防护性能方面发挥重要作用。其防护作用主要体现在，腐蚀介质向涂层渗入的过程中，富锌中间层的锌粉优先与腐蚀介质中的氧发生反应，消耗介质中的溶解氧，提高介质的pH值，在涂层中构建低氧碱性微化学环境，减缓了腐蚀介质中氧向基体的扩散速率，增强了涂层的防护性能。 最后，选用氟碳漆作为中间层，进一步研究了富锌面漆对富锌底漆防护寿命的影响，结果富锌面漆锌粉含量的增加有助于延长富锌底漆的防护寿命，而富锌面漆厚度为2 mm的试样划伤后96 h仍未失效，划伤微区无明显腐蚀产物沉积。表明表层富锌层自腐蚀转化所构建的微化学环境同样可减缓富锌底漆中具有牺牲阳极阴极保护功能锌粉的消耗速率，从而延长了富锌底漆的防护寿命。

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