有机涂层防护体系在模拟高原大气环境中的腐蚀失效研究

摘要

有机涂层防护体系作为最方便、最经济、最实用的防护方法而被广泛应用于材料防腐等领域。在大气环境中，有机涂层常常受到多种环境因素交互作用的影响而失效。为此，采用加速试验方法，研究有机涂层防护体系在模拟大气环境中的腐蚀失效过程和环境因素协同作用机制，对于研发新型耐腐蚀涂层和预测有机涂层防护体系服役寿命具有重要意义。
　　本论文采用加速试验方法，研究了50种有机涂层防护体系试样在模拟高原大气环境相当于自然暴晒8年的失效过程。首先，研究分析了表面处理工艺和不同有机涂层对铝合金、钛合金、合金钢有机涂层防护体系失效过程的影响;其次，通过综合集成赋权法确定各项评价指标的权重系数，采用线性加权法，建立了有机涂层防护体系综合评价模型，并利用电化学阻抗谱进行了验证;最后，基于电化学阻抗谱参数、微观形貌、红外光谱分析，研究了紫外辐射/周期浸润的协同效应机制。
　　结果表明:对于铝合金有机涂层防护体系，表面处理工艺Y2优于表面处理Y1，有机涂层H2优于H1和H3，而H1和H3有机涂层耐蚀性差不多。对于钛合金有机涂层体系，表面处理工艺Y3优于D3，有机涂层H2优于有机涂层H1，有机涂层H1优于有机涂层H3。对于合金钢有机涂层体系，有机涂层H2和H3耐蚀性能差不多，都优于有机涂层H1。因此，在三种涂层中，有机涂层H2性能最优。
　　基于模拟高原大气环境的失效模式，进行了权重排序，建立矩阵，求出权重系数;采用线性加权方法，建立了有机涂层防护体系耐蚀等级的综合评价模型，并利用电化学阻抗谱参数进行了验证。同时，应用综合评价模型，对50种有机涂层体系在模拟高原大气环境加速试验后进行了评价。
　　在周期浸润干湿交替作用下，有机涂层T1D3H1表面仍然保持较好的完整性;在紫外辐射作用下，有机涂层T1D3H1局部表面出现微小鼓泡。然而，在紫外辐射/周浸的交互作用下，有机涂层T1D3H1局部表面开始出现孔洞，表明了紫外辐射/周浸间的协同效应加速了有机涂层防护体系的失效。最后，红外分析和腐蚀形貌都证明紫外辐射在模拟高原大气环境中对含C=O键的有机化合物具有明显的降解作用。

目录

声明

摘要

符号说明

1．1 引言

1．2 涂层的定义及防护作用

1．2．1 涂层的定义

1．2．2 涂层的防护作用

1．3 有机涂层失效的影响因素及失效机理

1．4 加速腐蚀试验研究

1．4．1 实验室加速腐蚀试验的优势

1．4．2 国内外大气腐蚀模拟加速评价技术的进展

1．5 有机涂层在高原环境中失效行为研究

1．5．1 高原环境特点

1．5．2 紫外辐射对有机涂层的老化机理研究

1．6 有机涂层失效研究方法与技术手段

1．6．1 电化学阻抗谱技术

1．6．2 局部电化学阻抗谱技术

1．6．3 电化学噪声技术

1．6．4 Kelvin探针技术

1．6．5 红外光谱分析

1．6．6 扫描电子显微镜

1．7 本论文的研究意义、主要内容和技术路线

1．7．1 本论文的研究意义

1．7．2 本论文的主要研究内容

1．7．3 本论文的技术路线

2．1 实验材料

2．2 试验环境谱

2．3 试验装置

2．2．1 紫外辐射装置

2．2．2 周浸试验装置

2．2．3 电化学测试装置

2．2．4 厚度测试装置

2．2．5 光泽度测试装置

2．2．6 附着力测试装置

2．2．7 其余实验仪器和试剂

2．3 试验方法

2．3．1 光泽度测试

2．3．2 厚度测试

2．3．3 电化学阻抗谱测试

2．3．4 附着力测试

2．3．5 金相显微镜测试

2．3．6 扫描电子显微镜测试

2．3．7 FITR-ATR测试

第三章 有机涂层防护体系的腐蚀失效过程研究

3．1 铝合金有机涂层防护体系的失效过程研究

3．1．1 不同表面处理对有机涂层防护体系失效的影响

3．1．2 不同有机涂层防护体系的失效过程分析

3．2 钛合金有机涂层防护体系的失效过程研究

3．2．1 不同表面处理对有机涂层防护体系失效的影响

3．2．2 不同有机涂层防护体系的失效过程分析

3．3 合金钢有机涂层防护体系失效过程研究

3．3．1 不同有机涂层防护体系的失效过程分析

第四章 涂层体系综合评价模型研究

4．1 涂层综合评价模型的建立

4．1．1 评价指标及指标值

4．1．2 权重系数

4．1．3 综合评价集结方式

4．2 电化学阻抗谱对综合模型的验证

4．3 综合评价模型的应用

第五章 紫外辐射／周期浸润协同效应研究

5．1 失光率和厚度变化

5．2 微观形貌分析

5．2．1 金相显微镜分析

5．2．2 扫描电子显微镜分析

5．3 电化学阻抗谱分析

5．4 涂层体系物化性能的变化

5．4．1 涂层相对介电常数变化

5．4．2 涂层孔隙率变化

5．5 红外光谱分析

第六章 结论

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的论文

作者和导师简介