有机涂层——经济有效的防腐蚀技术

    涂装技术是保护金属结构的重要措施之一，有机涂层施工简便、防护效果好，已经成为目前较经济有效的防腐蚀技术。

    有机涂层优与劣

    有机涂层能与金属紧密结合，防止腐蚀介质与金属基质相接触，延长金属材料的使用寿命。但是，有机涂层在服役过程中会受紫外线、盐雾、湿热以及其它腐蚀介质的影响而产生微孔或间隙，成为氧气、水分子、腐蚀性离子侵入涂层/金属界面的通道，引起涂层自身防腐性能下降，并促进基体金属腐蚀。

    失效过程和老化机理的研究很有必要

    通过研究有机涂层的失效过程和老化机理，实现涂层老化状态的早期诊断和预警，对于实现涂层的预防性维修，避免涂层失效带来的金属腐蚀损失具有重要的应用价值。

    宏观电化学方法

    1、直流电化学极化

    直流电化学极化在测试涂层防腐性能时主要有直流电阻法、电位/时间法、极化曲线法、极化电阻法、动电流法等。

    电位/时间法是通过测定涂装金属电极的电位随时间的变化关系来评价涂层的防护状态。

    直流电阻法是通过将涂层等效为一个高阻值的电阻，通过电位-电流曲线的斜率来计算涂层电阻。

    极化曲线是采用Tafel极化，通过Butler–Volmer电化学动力学方程求出涂层体系的自腐蚀电位和基体金属的自腐蚀电流密度等，进而评价涂层的防护能力。

    这些测试方法一般需要对样品施加较高的电位或电流扰动，由于强极化会加速涂层自身衰变，并产生不可逆的影响，无法实现涂层的无损原位监测，因此这些方法一般是在实验室里作为辅助方法，不能作为现场涂层质量与老化状态监测的手段。

    2、电化学阻抗

    电化学阻抗谱是向被测体系施加小幅正弦波电压扰动信号，由体系的电流响应信号得到阻抗谱或导纳谱，再根据不同的等效电路模型进行分析、拟合。

    由于扰动信号小，不会对涂层体系造成不可逆的影响，而且EIS测量频率从10-3～105Hz，可以在很宽的频率段得到涂层的电容、电阻、涂层/金属界面双电层电容、反应电阻等和涂层老化过程相关的电化学参数。

    采用涂层阻抗来衡量涂层的耐蚀性时，电容值可以代表涂层渗透电解液的能力，反应电阻可估算涂层下金属腐蚀速率。该方法能在短时间内对涂层的防腐蚀性能进行评价。目前，EIS被广泛运用在涂层防护与老化机理研究中。

    3、电化学噪声技术

    电化学噪声是指腐蚀着的电极表面所出现的一种电位或电流随机自发波动的现象，是一种电学状态参量，能提供系统从量变到质变的信息。

    1968年，LVERSON发现了腐蚀电化学体系中腐蚀电极电位随时间的随机波动现象，首先确立了电化学噪声，引起电化学噪声的主要有涂层微裂纹、涂层起泡、电极表面钝化膜的破坏与修复以及局部阴阳极反应活性的变化、环境温度的改变等。

    ENM是一种原位、无损检测技术，不用施加可能改变电极表面反应的外界扰动条件，就能评价涂层的防护能力，近年来在研究涂层腐蚀防护方面得到较快发展。

    结语

    鉴于涂层自身的多样性和复杂性，以及面对的环境的多变性，使得涂层性能评价变的困难和不确定，因此需要从多角度和多参数来分析涂层的性能变化。

    宏观电化学测量技术能快速、方便地测量涂层的整体防护性能，但测试结果只能反映涂层的平均表现，无法描述涂层的局部缺陷和微观变化。

    所以下次，小编将会带大家了解微区电化学方法。感兴趣的小伙伴不要错过哦~

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责任编辑：王元

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