几种船舶涂层失效过程的电化学阻抗谱研究

摘要

本文利用电化学阻抗谱研究了常用船舶涂层在3.5％氯化钠溶液中浸泡或浸泡-紫外光照射联合作用两种环境下的失效过程，结合扫描电镜和红外光谱分析了涂层失效机理。同时还利用电化学参数比较了不同涂层的耐蚀性能。
　　 1、考察了聚氨酯涂层在3.5％氯化钠溶液中浸泡后的失效机理。结果表明：在浸泡3744 h后，涂层表面出现严重的鼓泡，涂层失效；腐蚀产物为铝的氯化物和氧化物；失效的原因是浸泡过程中-CN键发生断裂。
　　 2、探讨了丙烯酸船壳漆在浸泡-紫外光联合作用下的失效过程。研究表明：在3.5％氯化钠溶液浸泡-紫外光照射联合作用下，丙烯酸涂层阻抗值降到106Ω×cm2比浸泡单独作用下缩短约3/5；紫外光照射明显加速水在丙烯酸涂层中的渗透过程但对饱和时的水含量影响不大；在浸泡单独作用和浸泡-紫外光照射联合作用两种环境下，丙烯酸涂层中的酯羰基和C-O-C键都发生裂解，但紫外光照射明显加速了涂层的降解过程。
　　 3、研究了铝合金/氯化橡胶涂层体系在3.5％氯化钠溶液中浸泡后的电化学阻抗谱。结果表明：从浸泡开始到3408 h后，体系的Z0.01从7.66×1010Ω×cm2下降到8.03×105Ω×cm2；涂层电阻从4.07×1011Ω×cm2下降到3.30×102Ω×cm2；涂层电容从8.50×10-11 F×cm-2上升到3.54×10-8F×cm-2；涂层孔隙率从1.57×10-11增加到1.93×10-2；3408 h后的涂层吸水体积百分率为1.38％。
　　 4、考察了环氧底漆的耐腐蚀性能。研究表明：随着浸泡时间增加，环氧底漆表面孔洞增多；4176 h后，涂层电阻为7×105Ω×cm2，此时涂层表面出现鼓泡，涂层失效。腐蚀产物为铝的氧化物。
　　 5、探讨了电化学参数在评价涂层性能方面的应用。结果表明：10Hz相位角可以用来快速评价涂层性能和预测涂层服役寿命；环氧底漆的耐海水浸泡性能要优于聚氨酯涂层、氯化橡胶涂层和丙烯酸涂层；丙烯酸涂层的耐紫外光性能要优于氯化橡胶涂层。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1船舶涂层

1.1.1船舶涂料

1.1.2船舶涂装

1.2船舶涂层的服役环境

1.3船舶涂层的失效

1.3.1涂层失效的表现形式

1.3.2涂层失效的过程

1.3.3涂层失效的原因

1.4.1涂层失效常规检测方法

1.4.2涂层失效电化学检测方法

1.4.3涂层失效表面分析方法

1.4.4涂层失效光谱学研究方法

1.4.5涂层失效的光学测试方法

1.4.6涂层失效的快速检测方法

1.5船舶用铝合金材料上涂层失效过程的研究

1.6研究的目的和意义

第二章聚氨酯涂层在3.5％氯化钠溶液浸泡作用下的失效机理

2.1前言

2.2实验方法

2.2.1实验材料

2.2.2试样制备

2.2.3试样腐蚀环境

2.2.4试样性能测试

2.3结果与讨论

2.3.1铝合金／聚氨酯涂层体系在3.5％氯化钠溶液中浸泡后的电化学阻抗谱

2.3.2利用孔隙率和饱和吸水率研究聚氨酯涂层失效情况

2.3.3利用扫描电镜和能谱研究聚氨酯涂层失效机理

2.3.4利用红外光谱分析聚氨酯涂层失效前后组成及结构变化

2.4结论

第三章丙烯酸船壳漆在浸泡-紫外光联合作用下的失效过程

3.1前言

3.2实验方法

3.2.1试验材料

3.2.2试样制备

3.2.3试样的腐蚀环境

3.2.4试样性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1铝合金／丙烯酸涂层体系在浸泡-紫外光照射联合作用下的电化学阻抗谱特征

3.3.2利用孔隙率研究丙烯酸涂层失效情况

3.3.3利用红外光谱研究丙烯酸涂层组成结构变化

3.4结论

第四章铝合金／氯化橡胶涂层体系的电化学阻抗谱研究

4.1前言

4.2实验方法

4.2.1实验材料

4.2.2试样制备

4.2.3腐蚀环境

4.2.4测试方法

4.3结果与讨论

4.3.1铝合金／氯化橡胶涂层体系在3.5％氯化钠溶液中浸泡后的EIS特征

4.3.2利用孔隙率和吸水体积百分率研究氯化橡胶涂层失效情况

4.3.3利用扫描电镜研究氯化橡胶涂层失效情况

4.3.4利用红外光谱研究氯化橡胶涂层失效情况

4.4结论

第五章环氧底漆在3.5％氯化钠溶液中的电化学阻抗谱

5.1前言

5.2实验方法

5.2.1实验材料

5.2.2试样制备

5.2.3腐蚀环境

5.2.4测试方法

5.3结果与讨论

5.3.1环氧底漆在3.5％氯化钠溶液中的电化学阻抗谱

5.3.2利用孔隙率和饱和吸水率研究环氧底漆的失效情况

5.3.3利用扫描电镜研究环氧底漆防腐蚀性能

5.3.4利用红外光谱和能谱分析环氧底漆的耐蚀性能

5.4结论

第六章利用EIS评估常用船舶涂层的防腐蚀性能

6.1引言

6.2实验方法

6.2.1实验材料

6.2.2试样制备

6.2.3腐蚀环境

6.2.4测试方法

6.3结果与讨论

6.3.1利用电化学阻抗谱数据讨论涂层的耐海水浸泡性能

6.3.2利用电化学阻抗谱数据讨论涂层的耐光老化性能

6.3.3利用特定频率对1号涂层试样进行性能测试和服役寿命预测

6.3.4利用特定频率评价涂层的性能

6.3.5利用10Hz下相位角对涂层性能进行评价

6.4结论

第七章总结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介