环氧粉末涂层在1.5mollnacl溶液中的失效行为-chinaxiv

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1、环氧粉末涂层在1.5mol/LNaCl溶液中的失效行为杨海，陆卫中，李京,孙超中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室，沈阳110016摘要：通过电化学阻抗谱(EIS)对两种环氧粉末涂层在1.5mol/LNaCl溶液中的失效行为进行了研究，利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对涂层底部金属表面的腐蚀产物进行了分析，探讨了环氧粉末涂层在-1.5mol/LNaCl溶液中的失效机理。结果表明，在1.5mol/LNaCl溶液中，Cl等腐蚀介质能在涂层中形成传输通道渗透到涂层与金属界面，并参与界面的腐蚀反应，腐蚀

2、产物主要为Fe的氧化物和氯化物。涂层失效的电化学过程可以分为前期、中期和后期3个阶段。关键词：环氧粉末涂层NaCl失效中图分类号：TG174.5文献标识码：A1前言环氧粉末涂层(FusionBondedEpoxy，简称FBE)由于具有优异的防腐性和环境友好性，目前广泛应用于海洋等苛刻环境下钢结构等的防腐。但涂层在长期服役过程中会出现脱层、起泡等失效现象，目前对于环氧粉末涂层的失效研究不是很多，失效机理上许多地方仍不十[1~3]分清楚。一些研究表明，在蒸馏水和0.5mol/LNaCl溶液中，涂层失效的主要形式是湿附着力降低

3、而引起涂层脱层，此时金属基体表面并没有明显的腐蚀现象，而且这种现象在蒸[4~6]馏水中和高温(60或80℃)条件下更加明显；另一些研究表明，在0.5mol/LNaCl溶液中，涂层失效的主要形式是涂层底部金属表面的局部腐蚀而引起的涂层失效破坏。涂层的湿附着力和屏蔽性能是涂层防腐性能的两个重要因素，是哪种因素影响更大还是因环境而定，目前还不清楚。另外，目前涂层失效研究的腐蚀介质一般为蒸馏水和0.5mol/LNaCl溶液，很少有研究工作涉及涂层在高浓度NaCl溶液中的失效行为。而在海洋环境下，海水与空气界面附近的涂层由于干湿交

4、替作用，涂层表面的NaCl溶液浓度有时远远高于海水本身，另外环氧粉末涂层将来也可能用在高浓度盐溶液环境(如盐湖、盐化工等)中金属表面的防腐。因此，本文以两种环氧粉末涂层为研究对象，采用电化学阻抗谱（EIS）对环氧粉末涂层在高浓度NaCl溶液(1.5mol/L)中的失效行为进行了研究，探讨环氧粉末涂层在1.5mol/LchinaXiv:201611.00386v1NaCl溶液中的失效机理，一方面有助于进一步了解水环境下环氧粉末涂层的失效机理，另一方面为开发在高浓度盐溶液中应用的优异防腐性能的环氧粉末涂料提供理论和实验依据。

5、2实验方法将Q235碳钢加工成70mm×70mm×3mm的块状试样，喷砂除锈，然后依次用乙醇和丙酮冲洗吹干，试样在恒温加热炉中240℃下放置10min，然后对试样表面静电喷涂环氧粉末涂料，再在恒温加热炉中230℃固化10min后取出，自然冷却。按此相同涂装工艺分别制备1#和2#环氧粉末涂层体系，用TT220数字式覆层磁性测厚仪测量涂层厚度，挑选涂层厚度为(200±10)µm的试样作为实验样品。在涂层表面用双组份环氧胶粘剂粘上一个PVC管,2测试面积约15cm。EIS测试采用PAR273A电化学工作站和5210锁相放大器，

6、介质为1.5mol/LNaCl溶液，5-2实验温度为60℃,测试频率为10~10Hz，为了增加信噪比，正弦波扰动信号在浸泡初期为50mV，涂层体系稳定后为20mV，电解池采用三电极体系，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为Pt电极，工作电极为涂层/金属电极，测量软件为PowerSuit，采用ZSimpWin软件进行拟合。涂层断面形貌观察采用激光共聚焦显微镜（OLS4000），采用ESEM-XL30型扫描电子显微镜(SEM)及其自带能谱(EDS)观察涂层底部金属表面形貌并对腐蚀产物进行成分分析。3结果与讨论3.1涂

7、层体系的EIS分析图1为1#和2#环氧粉末涂层体系在60℃不同浸泡时间下的Bode图。由图1a可以看出，1022#环氧粉末涂层(FBE)在浸泡初始时刻涂层低频阻抗模值

8、Z

9、0.01Hz大于10Ω·cm，浸泡初期8282涂层

10、Z

11、0.01Hz下降较快，37d后为2.76×10Ω·cm，80d后为1.2×10Ω·cm，80~281d之间102

12、Z

13、0.01Hz变化不大；由图1b可以看出，2#FBE涂层在浸泡初始时刻

14、Z

15、0.01Hz大于10Ω·cm，72浸泡初期

16、Z

17、0.01Hz下降较1#涂层更快，47d后为2.61×10Ω

18、·cm，47d后基本不再变化。10010010109090980980)70phase/Degree2)Phase/Degree28(a)0d8(b)70cm28d60cm60·7·70d37d506d50680d40616d405108d3027d305193d20log(

19、Z

20、/ohm47d20log(

21、Z

22、/o