基于加速腐蚀及EIS的防护层保护性能快速评价方法研究

摘要

本文以热浸镀锌和渗锌两种牺牲阳极性金属覆盖层以及环氧防锈底漆/氯化橡胶、环氧防锈底漆/环氧云母氧化铁/丙烯酸聚氨酯、环氧富锌底漆/环氧云母氧化铁/丙烯酸聚氨酯三种有机复合涂层体系为研究对象，对其进行室内外腐蚀试验研究及电化学交流阻抗测试。应用灰色关联分析法从腐蚀动力学角度分析了室内外腐蚀试验相关性，应用Tafel极化曲线及EIS分析了其保护性能差异。
　　研究表明：
　　（1）热浸镀锌层和渗锌层腐蚀速率均明显小于Q235碳钢，热浸镀锌层和渗锌层保护均可显著降低碳钢金属构件的腐蚀失效速度，延长金属构件的服役寿命。室内外腐蚀实验结果一致，渗锌层的腐蚀深度均明显小于热浸镀锌层，渗锌层耐蚀性能优于热浸镀锌层。
　　（2）石化化工大气环境下暴露腐蚀试验与室内加速腐蚀试验结果的灰色关联度都在0.6以上，试验结果相关性相对较好。该室内加速腐蚀试验不仅具有显著的加速腐蚀效果，同时与武汉石化化工大气环境下暴露腐蚀试验具有良好的模拟性，可以用于快速评价牺牲阳极性金属覆盖层相对耐蚀性能，试验结果可以作为牺牲阳极性金属覆盖层服役寿命预测的参考依据。
　　（3）从电化学阻抗谱中可知有机复合涂层体系低频阻抗值、时间常数、涂层电阻、高频电容、特征频率、等效电路模型等特征参数变化，通过对 Bode图谱的解析和低频阻抗值、涂层电阻、高频电容及特征频率的分析可以快速推测涂层/金属界面结构，评价涂层体系抗渗透能力，评估涂层体系的保护性能差异。
　　（4）在武汉城市大气环境及石化化工大气环境下腐蚀试验270天后，涂层表面失光率均在20%以下，该三种有机复合涂层体系均具有较好的保护性能。从早期腐蚀情况看，石化化工大气环境下，该三种有机涂层的失光率均大于其在武汉城市大气环境下腐蚀老化情况，石化化工大气环境对该三种有机涂层均具有较强的腐蚀老化作用。室内加速960h、1920h、2880h后的涂层表面失光率分别与户外90天、180天、270天后失光率接近，该盐雾干湿交替/SO2气体/紫外光老化循环加速腐蚀试验与武汉城市大气环境和石化化工大气环境下腐蚀试验相关性良好。
　　（5）有机复合涂层体系在武汉城市大气环境腐蚀试验180天后低频阻抗值与室内加速老化试验960h后的测试结果一致，在石化化工大气环境腐蚀试验180天后低频阻抗值和室内加速老化1920h后的测试结果一致，均在同一数量级上；在武汉城市大气环境腐蚀试验270天后低频阻抗值与室内加速老化试验1920h后的测试结果一致，石化化工大气环境腐蚀试验270天后低频阻抗值和室内加速老化2880h后的测试结果一致，在同一数量级上，室内外腐蚀试验具有一定的相关性。因而，通过室内外多周期腐蚀数据确定室内加速倍率，可以达到快速评价有机复合涂层体系保护性能的目的。

目录

声明

第一章 绪论

1.1本文研究的重要性

1.2本文研究的主要内容及目的

1.3室内加速腐蚀试验方法概述

1.4大气腐蚀的电化学分析方法

1.5大气腐蚀的数学分析方法

1.6本文研究的总体思路

第二章 腐蚀试验

2.1试验材料、试样制备及试验仪器

2.2户外大气暴露腐蚀试验

2.3室内加速腐蚀试验

2.4有机复合涂层体系浸泡失效试验

2.5电化学测试实验

第三章 阳极性金属覆盖层耐蚀性能快速评价方法研究

3.1户外大气暴露腐蚀试验结果

3.2室内加速腐蚀试验结果

3.3户内外大气腐蚀试验相关性分析

3.4本章小结

第四章 有机复合涂层体系保护性能快速评价方法研究

4.1有机复合涂层体系浸泡失效过程EIS分析

4.2户外大气腐蚀试验后涂层EIS测试

4.3室内加速腐蚀试验后涂层EIS测试

4.4户内外腐蚀试验相关性分析

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

5.3本文的创新点

参考文献

致谢

附录：硕士期间主要工作、学术交流和论文发表