监测金属偶对表面有机涂层阴极剥离试验方法技术

本发明专利技术利用丝束电极技术来获取破损有机涂层/金属偶对体系在海水环境中的局部腐蚀信息，同时，对有机涂层的阴极剥离过程以及阴极位点变化特征进行了分析。本发明专利技术开发出的涂层阴极剥离电化学模拟装置以及提出的监测涂层阴极剥离的测试方法，有利于研究破损有机涂层的劣化过程以及涂层下金属偶对的腐蚀行为，同时，有助于分析腐蚀差异性的根本原因。有助于分析腐蚀差异性的根本原因。

【技术实现步骤摘要】
监测金属偶对表面有机涂层阴极剥离试验方法


[0001]本专利技术属于材料腐蚀领域，具体涉及一种监测海水环境中金属偶对表面有机涂层阴极剥离的实验装置及方法。

技术介绍

[0002]由于结构功能的要求，海洋工程装备中经常存在异种金属材料搭接现象，而这些具有不同腐蚀电位的金属材料在海水环境中搭接后极易发生电偶腐蚀，这对海洋工程装备的服役安全性产生重要的负面影响。涂覆有机涂层是延缓金属腐蚀最有效的方法之一，有机涂层主要通过物理屏蔽作用来防止金属基体与腐蚀介质的接触，从而阻止或延缓腐蚀反应的发生。然而，有机涂层在严酷的海洋环境中服役时，由于受到自身材料特性及外界环境的综合影响，极易发生破损、开裂，这使得缺陷处的金属可能最先作为阳极被加剧腐蚀，而在缺陷处附近的涂层下金属发生氧的阴极还原反应（），在阴极电流的长期作用下，涂层不断发生阴极剥离，从而导致金属基体发生腐蚀反应。
[0003]目前，国内外学者主要从涂层防护性能、水传输行为、湿附着力、腐蚀形貌和涂层/金属界面电化学反应等方面对有机涂层下单种金属在海洋环境中的腐蚀电化学行为进行了深入研究，而关于海水环境中金属偶对表面有机涂层阴极剥离以及涂层下金属偶对的腐蚀行为研究较少。同时，采用的研究手段主要包括失重法、极化曲线等传统手段，这些研究方法通常侧重于获得材料整体或平均化的电化学信息，而难以获得有关材料局部或微区腐蚀信息。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中难以准确获得有机涂层的阴极剥离过程以及阴极位点的动态分布信息，本专利技术提供一种监测金属偶对表面有机涂层阴极剥离试验方法，具体的为一种监测海水环境中金属偶对表面有机涂层阴极剥离的实验装置及方法。
[0005]本专利技术利用丝束电极和电化学阻抗谱技术研究了破损有机涂层/金属偶对体系在海水环境中的涂层阴极剥离过程及阴极位点的变化，以表征涂层劣化及涂层下金属腐蚀的发生发展历程。
[0006]技术方案如下所述：监测金属偶对表面有机涂层阴极剥离试验方法，采用如下试验装置，所述试验装置包括电脑排线1、丝束电极2、参比电极4、辅助电极5、电解池6和铁架台7，其中，丝束电极2由若干个相互绝缘的异种金属电极丝混合组成，丝束电极2一端通过电脑排线1与外部电源连接，另一端为丝束电极暴露面3，丝束电极暴露面3均匀涂覆有防腐蚀涂层，且防腐蚀涂层上制有破损点，电解池6置于铁架台7上，电解池6内置有电解液，铁架台7固定的丝束电极2涂覆有防腐蚀涂层的一端、参比电极4、辅助电极5均浸入电解液中；并且，包括如下步骤：（1）根据实验要求，通过改变流速来模拟静止或流动海水环境；
（2）将丝束电极2浸泡在电解液中，按照周期对丝束电极2进行电位和电流分布测试，（3）所述在电位分布测试时，所有电极丝彼此断开，依次测量单根电极丝相对于参比电极4的腐蚀电位；在电流分布测量时，单根电极丝彼此断开，测量单根电极丝与其他相互连接的电极丝之间的电偶电流；（4）当阴极电流密度值|I
c
|大于1 μA
·
cm
‑2时，有机涂层已发生了阴极剥离，阴极面积比通过公式A
c
/A
tol
进行计算，通过阴极位点变化反映有机涂层的劣化过程。
[0007]本专利技术的方法按照周期分别对涂层/金属偶对体系进行电化学阻抗谱测试，以研究金属偶对表面涂层防护性能演变以及涂层/金属界面腐蚀反应的发生发展过程，进一步的，结合等效电路模型对不同浸泡阶段涂层/金属偶对体系的电化学阻抗谱演变特征进行了分析。
[0008]本专利技术采用丝束电极的试验装置获得电极表面不同位置的电位、电流分布信息，即使在复杂的电极表面也能直接获得局部的腐蚀电化学信息，同时，在研究阴阳极无明显界线的局部腐蚀体系中也具有明显优势。丝束电极中主要阴极位点变化可有效地反映出有机涂层的劣化过程，阴极面积比是评价有机涂层阴极剥离程度的有效参数。
[0009]本专利技术提出的监测涂层阴极剥离的试验方法，能够有效的监测浸泡过程中破损有机涂层的劣化过程，同时，这加深了对破损有机涂层下金属腐蚀行为及机理的理解和认识，并且对分析腐蚀差异性的根本原因也具有较大帮助。
[0010]而且，本专利技术的方法采用数码相机和电子视频显微镜观察了整个丝束电极及单根电极丝表面形貌的变化。
附图说明
[0011]图1为本专利技术涂层阴极剥离电化学模拟装置结构示意图。
[0012]其中，1
‑
电脑排线，2
‑
丝束电极，3
‑
丝束电极暴露面，4
‑
参比电极，5
‑
辅助电极，6
‑
烧杯，7
‑
铁架台。
[0013]图2为本专利技术丝束电极2平面示意图。
[0014]其中，黑色阴影为Q235碳钢，空白线圈为B10铜镍合金。
[0015]图3为本专利技术丝束电极2的应用状态图。
[0016]图4为本专利技术破损涂层后丝束电极2的应用状态图。
[0017]图5为碳钢区域破损涂层样品浸泡24 h后的电流密度分布图。
[0018]图6为碳钢区域破损涂层样品浸泡24 h后碳钢与铜镍合金区域涂层的电化学阻抗谱响应图。
[0019]图7为碳钢区域破损涂层样品中主要阴极位点随浸泡时间的变化图。
[0020]图8为碳钢区域破损涂层样品中阴极面积比随浸泡时间的变化图。
[0021]图9为碳钢区域破损涂层样品浸泡330 h后的形貌图。
[0022]图10为铜镍合金区域破损涂层样品浸泡24 h后的电流密度分布图。
[0023]图11为铜镍合金区域破损涂层样品浸泡24 h后碳钢与铜镍合金区域涂层的电化学阻抗谱响应图。
[0024]图12为铜镍合金区域破损涂层样品中主要阴极位点随浸泡时间的变化图。
[0025]图13为铜镍合金区域破损涂层样品中阴极面积比随浸泡时间的变化图。
[0026]图14为铜镍合金区域破损涂层样品浸泡330 h后的形貌图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0028]实施例1：监测金属偶对表面有机涂层阴极剥离试验方法，采用如图1所示试验装置，所述试验装置包括电脑排线1、丝束电极2、参比电极4、辅助电极5、电解池6和铁架台7，其中，丝束电极2由若干个相互绝缘的异种金属电极丝混合组成，丝束电极2一端通过电脑排线1与外部电源连接，另一端为丝束电极暴露面3，丝束电极暴露面3均匀涂覆有防腐蚀涂层，且防腐蚀涂层上制有破损点，电解池6置于铁架台7上，电解池6内置有电解液，铁架台7固定的丝束电极2涂覆有防腐蚀涂层的一端、参比电极4、辅助电极5均浸入电解液中；并且，包括如下步骤：（1）根据实验要求，通过改变流速来模拟静止或流动海水环境；（2）将丝束电极2浸泡在电解液中，按照周期对丝束电极2进行电位和电流分布测试，（3）所述在电位分布测试时，所有电极丝彼此断开，依次测量单根电极丝相对于参比电极4的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.监测金属偶对表面有机涂层阴极剥离试验方法，采用如下试验装置，所述试验装置包括电脑排线、丝束电极、参比电极、辅助电极、电解池，其中，丝束电极由若干个相互绝缘的异种金属电极丝混合组成，丝束电极一端通过电脑排线与外部电源连接，另一端为丝束电极暴露面，丝束电极暴露面均匀涂覆有防腐蚀涂层，且防腐蚀涂层上制有破损点，电解池内置有电解液，丝束电极涂覆有防腐蚀涂层的一端、参比电极、辅助电极均浸入电解液中；并且，包括如下步骤：（1）根据实验要求，通过改变流速来模拟静止或流动海水环境；（2）将丝束电极浸泡在电解液中，按照周期对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，陆忠海，王彬，李传鹏，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：