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几种典型重防腐涂层体系失效的电化学阻抗谱分析

作　者: 何少平
导　师: 左禹
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 脂肪族聚氨酯紫外辐射失效 EIS 涂层涂层厚度相位角
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文利用电化学阻抗谱研究了在紫外辐射和3.5%NaCl联合作用下几种典型重防腐涂层的失效过程,并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配套体系下涂层的耐蚀性能以及吸水性的变化,主要结果如下：1、用电化学阻抗(EIS)、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等方法研究了紫外辐射对无机富锌／环氧云铁/脂肪族聚氨酯复合涂层在3.5%NaCl溶液中失效过程的作用规律。结果表明,在盐水浸泡和紫外辐射的联合作用下,复合涂层的失效过程分为四个阶段：电解质溶液快速渗入、热辐射引起的涂层孔隙率增加、紫外线诱导产生的涂层内高分子键断裂破坏、末期光降解缓慢以及生成的腐蚀产物堵塞涂层空隙。紫外辐射对涂层的影响主要表现在两个方面：失效初期以紫外辐射所产生的热辐射破坏作用为主,后期则表现为紫外线诱导有机涂层内自由基反应。2、用电化学交流阻抗谱方法研究了不同厚度的无机富锌／环氧云铁／脂肪族聚氨酯复合涂层体系在3.5%NaCl和紫外辐射联合作用下的失效过程。结果表明,在该涂层体系中,涂层的保护性随着涂层的总厚度增大而增大,但是其增加幅度逐渐减小。环氧云铁中间漆的屏蔽作用主要体现在服役前期,涂层的耐蚀性在后期则主要依靠富锌底漆的作用,同样厚度下的富锌底漆对涂层防护性能的提高作用更为明显。涂层体系吸水率的变化呈现“三段式”的特点,涂层越薄,吸水饱和期越短,涂层性能下降越快。3、用中频段的相位角评价了各种不同配套体系下三涂层的防护性能。结果表明,相同腐蚀条件下,无机富锌和有机富锌对基体的保护作用大致相当,而丙烯酸聚氨酯面漆对涂层的保护性要好于脂肪族聚氨酯；用中频段相位角评价涂层保护性能时,其评价参数(中频区频率值10Hz)不发生变化。4、利用涂层失效的快速评价方法,比较分析了更多涂层体系的失效过程,进一步确立了此评价方法的准确性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-31
  1.1 课题的研究背景和意义  15-16
  1.2 防腐涂层的防护和失效机理  16-21
    1.2.1 防腐涂层的防护机理  16-20
    1.2.2 防腐涂层的失效机理  20-21
  1.3 涂层失效分析方法  21-29
    1.3.1 常规检测方法  21
    1.3.2 加速试验分析方法  21-23
    1.3.3 电化学研究方法  23-26
    1.3.4 现代物理研究方法  26
    1.3.5 快速检测方法  26-29
  1.4 本课题研究的目的和意义  29-31
第二章紫外辐射下复合涂层在盐水中失效行为的电化学研究  31-41
  2.1 前言  31
  2.2 实验方法  31-32
    2.2.1 实验材料  31
    2.2.2 试样制备  31-32
    2.2.3 失效实验  32
    2.2.4 EIS测试  32
  2.3 实验结果与讨论  32-40
    2.3.1 EIS数据  32-35
    2.3.2 涂层表面形貌的变化  35-36
    2.3.3 电化学阻抗谱分析  36-38
    2.3.4 FT-IR分析  38-40
  2.4 小结  40-41
第三章复合涂层失效过程中阻抗与吸水性变化的EIS研究  41-51
  3.1 前言  41
  3.2 实验方法  41-42
  3.3 结果与讨论  42-49
    3.3.1 涂层厚度与其防护性能比较  42-46
    3.3.2 复合涂层的配套性与其防护性能比较  46-49
  3.4 小结  49-51
第四章涂层性能快速评价  51-65
  4.1 前言  51
  4.2 实验方法  51-52
  4.3 结果与讨论  52-64
    4.3.1 中频区相位角的确定  52-62
    4.3.2 涂层评价体系  62-64
  4.4 小结  64-65
第五章快速检测方法的实际应用  65-75
  5.1 前言  65
  5.2 武汉天兴洲长江大桥涂层检测  65-69
    5.2.1 数据采集点命名规则  66
    5.2.2 数据测试  66
    5.2.3 数据分析  66-69
  5.3 北京市燃气公司高压管线涂层检测  69-73
    5.3.1 数据采集点命名  69-70
    5.3.2 数据测试  70
    5.3.3 数据分析  70-73
  5.4 小结  73-75
第六章总结论  75-77
参考文献  77-81
致谢  81-83
研究成果及发表的学术论文  83-85
作者及导师简介  85-86
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  86-87

几种典型重防腐涂层体系失效的电化学阻抗谱分析

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