防腐蚀涂层失效行为研究中的电化学方法.pdf

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1、防腐蚀涂层失效行为研究中的电化学方法尹英杰，徐善华，张萌(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)摘要：本文概述了国内外研究防腐蚀涂层失效的常用的电化学方法，简要介绍了电化学噪声技术、Kelvin探针技术、电化学阻抗法、局部电化学阻抗谱法等电化学方法。解释了各方法的原理、发展现状，并提出了今后的发展建议。关键词：涂层失效；防腐；电化学方法中图分类号：TGl7文献标识码：A文章编号：1672—4011(2011)03一0055一03ElectrochemicalMethodsforStudyingFailureBehaviorofAnti-corrosio

2、ncoatingYINM，媾，XUShanhua，ZHANCMeng(SchoolofCivilEngineering，XihnUn妇rsityofArchitectureandTechnology，Xi'an710055，China)Abstract：Severalcommonelectrochemicalmethodsusedinstudyingthefailurebehaviorofanti—corrosioncoatingwerere·viewedinthisarticle．VariOHSelectrochemicaltestmethods．Variouse

3、lectrochemicaltestmethods，includingelectrochemicalnoise，Kelvinprobetechnique，electrochemicalimpedancespec·troscopy，topo-electrochemicalimpedaIlcespectroscopy．Ex-plainstheprincipleofvariousmethods，developmentsituation，andputsforwardthelaterdevelopmentsuggestions．Keywords：failurebehavior

4、ofanti-corrosioncoating，an—ticorrosion．electrochemicalmeans0前言金属防腐蚀最常用的一种方法是表面涂覆高聚物涂层。一般认为，涂层的防护作用在于对金属基材的机械保护作用和阻止腐蚀性介质到达基材表面。1J。涂层的防腐性能评价一直是涂料研发与应用的一个重要方面。随着电化学技术的发展，人们广泛采用电化学方法来研究涂层一金属体系的失效行为。1电化学噪声技术(ENM)电化学噪声技术是通过测量工作电极和参比电极之间或两个相同电极之间自发产生的电流和(或)电压的波动来分析、评价涂装金属防腐性能的技术。所谓电化学噪声指的是电学

5、状态参量(例如电极电位、外测电流密度)的非平衡随机波动状态。由于降解作用会在涂覆于金属表面的涂层上形成缺陷，例如微裂纹扩展、漆膜起泡、漆泡破裂等，这些破坏都会引起体系电学参量变化，因此对体系进行电化学噪声测量可以获得涂层性能的信息。在研究涂层结构性能时，双电极结构的应用最为普遍，涂装金属的有效噪声阻抗Rn可近似为系统电荷转移阻抗，作者简介：尹英杰(1983一)，男，硕士研究生。见下式：Rn=V／In式中，V——工作电极相对参比电极的平均电位。上世纪80年代，Bierwagen等人口。曾提出该式的交变函数，并讨论了这个函数的偏差，并同时在进行ENM测量过程中，对流动电

6、极对称性、浸渍电解质溶液成分、温度及统计偏差影响进行了研究，并且应用ENM对管道用涂层、船用涂层、航空用涂层及电沉积涂层进行了研究。JMojica"1等用ENM研究了涂装于冷轧钢基材上超厚聚氨脂涂层，指出即使在较厚涂层的情况下，ENM也可以获得有关涂层性能的定量信息，来监测漆膜下的腐蚀，ENM无需对被测的体系施加可能改变腐蚀过程的扰动，因此是可进行连续测量的原位无损技术；而且测量设备简单，能够实现远距离监测；同时，还可以获得涂层降解过程的定量信息，这是EIS做不到的一J。然而该方法也有其不足之处，例如它的产生机理仍不完全清楚，数据处理方法也存在不足，因此寻求更先进的

7、数据解析方法是当前电化学噪声技术的一个关键问题∞J。2Kelvin探针技术由于大气腐蚀体系具有多相性，液相的变化，腐蚀产物的积累和活性，腐蚀区域转移和不均匀分布，加之有机涂层的老化等等，这些特征使常规条件有效的电化学方法很难应用，缺乏原位信息测量技术一直是制约大气腐蚀研究与应用的重要因素。这几年发展起来的扫描Kelvin探针技术是研究大气腐蚀的有力工具之一，但在我国尚未获得普遍应用。Stratmann№o及合作者率先将用于表面物理研究中测量金属表面功函数的Kelvin探针技术移植到腐蚀的研究中，发展了一种薄液膜下电化学测量的全新技术。其基本原理是在待测金属的上方