[發(fā)明專利]一種多層涂層體系臨界腐蝕損傷的快速評(píng)價(jià)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310061870.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN104076079A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒暢;蘇艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類號(hào): G01N27/416
• 分類號(hào): G01N27/416
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 李靖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多層涂層體系臨界腐蝕損傷的快速評(píng)價(jià)方法，特別涉及一種基于宏觀形貌特征和電化學(xué)特征的能快速對(duì)多層涂層體系的臨界腐蝕損傷進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。

背景技術(shù)

目前，?涂層保護(hù)金屬材料防腐已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，特別對(duì)于防腐要求高的行業(yè)和產(chǎn)品，已應(yīng)用多層涂層體系，以提高涂層體系的屏蔽作用，達(dá)到控制基體腐蝕、提高產(chǎn)品使用壽命的目的。然而，多層涂層體系長(zhǎng)期暴露在自然氣候條件下，會(huì)受到太陽輻射、溫度、濕度和腐蝕介質(zhì)等環(huán)境因素的綜合作用而老化失效，最終導(dǎo)致金屬基體材料的腐蝕破壞。因此，掌握多層涂層體系的服役狀況，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其臨界腐蝕損傷程度，有利于進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)、修補(bǔ)等操作，對(duì)確保設(shè)備、裝備安全可靠運(yùn)行、提高設(shè)備裝備抗環(huán)境腐蝕能力，減少維護(hù)費(fèi)用具有重要意義。

多層涂層體系一般由轉(zhuǎn)化層、底漆和面漆組成，具有厚度大、高耐候性的特點(diǎn)。在多層涂層體系服役過程中，按照GB/T?1766-2008《色漆和清漆?涂層老化的評(píng)級(jí)方法》的相關(guān)規(guī)定只能評(píng)價(jià)其表觀形貌的變化情況，無法進(jìn)一步獲得涂層體系臨界腐蝕損傷值，特別是對(duì)于涂層粉化5級(jí)但仍具有良好的防腐蝕性能、涂層表觀完好但基體金屬已腐蝕的情況，按GB/T?1766-2008的相關(guān)規(guī)定則無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)涂層體系的防護(hù)性能。

電化學(xué)交流阻抗（EIS）方法通過研究體系對(duì)小振幅正弦交流信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)，得到涂層體系表面電阻、電容和感抗等信息，進(jìn)而獲得涂層完整性、缺陷、失效等信息，具有對(duì)被測(cè)體系擾動(dòng)小、獲得信息豐富的特點(diǎn)，已成為研究涂層性能和破壞過程的主要技術(shù)。目前，采用EIS法研究涂層體系防護(hù)性能時(shí)，通常將涂層體系長(zhǎng)期浸泡在電解液中研究涂層的失效機(jī)理，這與涂層實(shí)際服役環(huán)境有很大差異，利用實(shí)驗(yàn)室浸泡試驗(yàn)的結(jié)果無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)涂層體系在實(shí)際服役環(huán)境的臨界腐蝕損傷值。特別對(duì)于耐候性好的多層涂層體系，底漆層具有良好的抗浸蝕性能，但耐光老化性能較差，多層涂層體系在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)浸泡100天仍具有良好的防護(hù)性能，然而在實(shí)際服役環(huán)境下，多層涂層體系的面漆層一旦破壞，底漆層受太陽輻射作用很快粉化，失去對(duì)基體金屬的保護(hù)作用，在這種情況下，利用實(shí)驗(yàn)室浸泡試驗(yàn)將得出與實(shí)際服役環(huán)境相反的評(píng)價(jià)結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有涂層老化失效評(píng)價(jià)方法的不足而提供一種基于宏觀形貌特征和電化學(xué)特征的能快速對(duì)多層涂層體系的臨界腐蝕損傷進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。該評(píng)價(jià)方法是針對(duì)現(xiàn)役多層涂層體系或進(jìn)行自然環(huán)境試驗(yàn)的多層涂層體系試樣，通過涂層宏觀形貌特征和涂層電化學(xué)特征表征其防護(hù)性能的下降，評(píng)價(jià)多層涂層體系的臨界腐蝕損傷程度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：涂層電化學(xué)特征評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括三電極體系、阻抗測(cè)試儀、電腦，所述電腦中裝有涂層電化學(xué)特征分析系統(tǒng)。

所述電化學(xué)分析系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)多層涂層體系電化學(xué)特征的分析功能。

目視檢測(cè)待評(píng)價(jià)多層涂層體系的宏觀形貌特征，將多層涂層體系老化失效或損傷嚴(yán)重（例如粉化嚴(yán)重、起泡、開裂、剝落）部位作為電化學(xué)的測(cè)試部位，固定測(cè)試容器，將測(cè)試部位在3.5%的NaCl溶液中浸泡20min，然后利用三電極體系、阻抗測(cè)試儀和電腦測(cè)試該多層涂層體系在3.5%?NaCl溶液中的EIS數(shù)據(jù)，錄入涂層電化學(xué)特征分析系統(tǒng)中。

本發(fā)明根據(jù)待評(píng)價(jià)多層涂層體系的制備方式以及多層涂層體系厚度較大的特點(diǎn)，建立了一種多層涂層體系物理模型和一種電化學(xué)阻抗譜CM等效電路模型，獲得多層涂層體系每一層涂層的電容及電阻。根據(jù)電化學(xué)交流阻抗譜測(cè)試原理，涂層電容越小，電阻越大，腐蝕介質(zhì)破壞基體金屬的阻力越大，涂層的防護(hù)性能就越好。對(duì)于多層涂層體系，每層涂層各自的電容和電阻對(duì)涂層體系總電容和總電阻均有貢獻(xiàn)。在實(shí)際服役過程中，第二層涂層（面漆層）老化失效或損傷后，第一層涂層（底漆層）仍可阻擋腐蝕介質(zhì)，只有第一層涂層腐蝕損傷，整個(gè)涂層體系才失去對(duì)基體的防護(hù)能力，即多層涂層體系第一層涂層的腐蝕損傷程度直接影響著涂層體系的防護(hù)性能。因此，根據(jù)第一層涂層的阻抗值可快速評(píng)價(jià)多層涂層體系的臨界腐蝕損傷值。如第一層涂層阻抗值下降至10⁶Ω/cm²，認(rèn)為第一層涂層失去對(duì)腐蝕介質(zhì)的屏蔽能力，多層涂層體系失去防護(hù)性能，評(píng)定服役時(shí)間或試驗(yàn)時(shí)間為多層涂層體系的臨界腐蝕損傷值。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，在對(duì)多層涂層體系臨界腐蝕損傷值進(jìn)行快速評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，根據(jù)每一層涂層體系電容電阻和涂層剩余厚度，可預(yù)測(cè)涂層體系的剩余壽命。