外加电流阴极极化下环氧富锌涂层的失效行为研究

摘要

环氧富锌涂层具有防腐蚀性能优、附着力强、可与多类面漆配合使用等优点而成为海洋设施防腐蚀涂装体系的常用底漆。但海洋设施的防腐蚀设计通常是将电化学保护和涂层保护相结合使用，因而使用富锌底漆涂装的海洋设施通常同时施加阴极保护系统。
　　 富锌涂层防蚀性能优良主要因为涂层中含有活性填料—锌粉，且涂层中的锌粉和基材有良好的电子导通性，可以通过锌颗粒的优先腐蚀为基材提供阴极保护作用。因而对比研究了环氧清漆涂层（无活性填料）和富锌涂层（漆膜本身可以为基材提供电化学保护）两种涂层在外加电流阴极保护下的失效行为。当涂层发生破损时，外加阴极保护系统可以继续为体系提供保护，使基体免受腐蚀，因而研究了处于阴极保护下的破损富锌涂层的失效行为。干湿交替是常见的海洋腐蚀环境，同时研究了阴极保护下的富锌涂层在干湿交替环境中的失效过程。探讨了阴极保护下的富锌涂层、破损富锌涂层的失效机制，主要结论如下:
　　 1、对环氧清漆涂层施加-0.9 V(vs.SCE)阴极保护后，增强了基材/涂层界面处的碱性环境，加速破坏了涂层中交联结构，减弱了基材/涂层界面处的附着力，降低了涂层寿命。
　　 2、对环氧富锌涂层施加-0.9 V(vs.SCE)阴极保护后，推迟了涂层中锌粉活化开始时间，延长了涂层为基体提供阴极保护的时间，提高了涂层中锌颗粒的反应电阻，减缓了涂层中锌粉的腐蚀速度，延长了涂层寿命。
　　 3、对破损环氧富锌涂层施加-0.9 V(vs.SCE)阴极保护后，推迟了破损处周围涂层中锌粉的活化开始时间，初期主要由外加阴极电流为体系提供阴极保护，破损处周围富锌涂层寿命延长。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 海上设施腐蚀环境

1．2 海上设施的防腐蚀方法

1．2．1 电化学保护

1．2．2 防腐蚀覆盖层保护

1．2．3 电化学保护和覆盖层保护结合使用

1．3 电化学保护对有机涂层的影响

1．4 海洋环境中电化学保护的研究

1．5 富锌涂层

1．5．1 富锌涂层的研究进展

1．5．2 富锌涂层的失效行为研究

1．6 涂层保护结合阴极保护的失效研究

1．7 本课题研究的意义和内容

1．7．1 研究意义

1．7．2 研究内容

第二章 实验材料与试验方法

2．1 实验材料

2．2 试样制备

2．2．1 无破损涂层试样的制备

2．2．2 破损涂层试样的制备

2．2．3 极化电流测试试样的制备

2．3 实验装置和测试方法

2．3．1 实验装置

2．3．2 测试方法

第三章 阴极极化下环氧清漆涂层的失效过程

3．1 引言

3．2 实验内容和方法

3．3 外加阴极电流对环氧清漆涂层失效过程的影响

3．3．1 SEM观察漆膜形貌

3．3．2 XPS分析基材表面成分

3．3．3 环氧清漆涂层吸水率实验

3．3．4 EIS监测及等效电路拟合

3．3．5 FT-IR分析涂层官能团

3．3．6 环氧清漆试样极化电流监测

3．4 本章结论

第四章 阴极极化下环氧富锌涂层的失效过程

4．1 引言

4．2 实验方法和内容

4．3 70％锌粉含量的环氧富锌涂层在阴极极化下的失效过程

4．3．1 SEM观察

4．3．2 XPS分析

4．3．3 EIS分析

4．3．4 FT-IR分析

4．4 80％锌粉含量的环氧富锌涂层在阴极极化下失效过程研究

4．4．1 SEM分析

4．4．2 XPS分析

4．4．3 EIS分析

4．4．4 极化电流监测

4．4．5 开路电位监测

4．4．6 FT-IR分析

4．5 环氧清漆涂层和环氧富锌涂层的对比分析

4．5．1 EIS结果对比

4．5．2 XPS结果对比

4．5．3 极化电流对比

4．6 外加阴极极化电流影响富锌涂层失效过程的机理分析

4．7 本章结论

第五章 阴极极化下破损涂层的失效过程

5．1 引言

5．2 实验内容和方法

5．3 阴极极化对破损环氧清漆涂层的失效行为的影响

5．3．1 开路电位下破损环氧清漆涂层的失效过程

5．3．2 阴极极化下破损环氧清漆涂层的失效过程

5．4 阴极极化对对70%锌粉含量的破损富锌涂层失效过程的影响

5．4．1 开路电位下70%锌粉含量的破损环氧富锌涂层失效过程

5．4．2 阴极极化下70%锌粉含量的破损环氧富锌涂层的失效过程

5．5 阴极极化对80%锌粉含量的破损富锌涂层的失效过程

5．5．1 开路电位下80%锌粉含量的破损环氧富锌涂层失效过程

5．5．2 阴极极化下80%锌粉含量的破损环氧富锌涂层失效过程

5．6 破损富锌涂层在NaCl溶液中开路电位监测

5．7 本章结论

第六章 阴极极化下富锌涂层在干湿交替环境中的失效过程

6．1 引言

6．2 实验内容和方法

6．3 开路电位下富锌涂层在干湿交替环境中的失效过程

6．4 阴极极化下富锌涂层在干湿交替环境中的失效过程

6．5 本章结论

第七章 总结论

参考文献

致谢

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