Page 152 - 2025年7月防腐蚀专辑

思成等：环氧涂层在深海环境下的适用性评价

的溶出率和吸水率较相同实验周期的常压实验显著
m 2 - m 3
吸水率 = × 100% 式（2）
m 1 增加，可见深水压 剧加速了海水在涂层中的渗透，
m 1 - m 3 并导致涂层中存在部分物质的溶出或脱落。
溶出率 = × 100% 式（3）
m 1
经过深海环境模拟实验后，涂层的附着力满足
式中： m 1 —浸泡前干燥后试样的质量； m 2 —浸泡
常见技术规范如 ISO 21809-3：2016 和 ISO 12994-9：
[6]
后 试 样 的 质 量 ； m 3 — 浸 泡 且 经 过 干 燥 后 试 样 的
2018 的要求（分别为 10 MPa 和 5 MPa），且与初始值
[8]
质量。
相比未发生显著的变化。由于阴极剥离实验采用了
采用 Elcometer F506-20D 型附着力测试仪测试
ISO 21809-3 中的附录方法 G，而该标准中对于相同
涂层附着力；参考ISO 21809-2：2014中A. 9测试涂层
实验条件的阴极剥离测试结果要求为≤8 mm，4 种涂
的耐阴极剥离性能，实验条件为 28 d、（20±3） ℃、
层系统经过水压实验后依然符合该要求 ，但经过深
[6]
−1. 5 V ；采用 Princeton Versa SAT4 电化学工作
[6]
水压实验后的涂层阴极剥离距离均显著增加。这是
-2
对涂层进行阻抗分析 ，扫描频率范围为 10 ~
因为深水条件下海水对涂层的渗透速率增加， 达
10 Hz，施加振幅为 20 mV；采用山东万测检测设备
5
金属表面的海水含量增多，增加了阴极剥离实验孔
有限公司的 4XC-W 型光学显微镜对涂层表面形貌
附近阴极反应的速率，在相对于饱和 汞电极−1. 5 V
进行观察。
的阴极剥离实验电位下，阴极同时发生吸氧（O 2 +
-
2H O+4e 4OH ）和析氢（2H O 2e 2OH H）反
-
-
-
2 结果与讨论 2 2 2
应，阴极反应产生的OH 和H 以及吸氧还原反应过程
-
2
2. 1 涂层基 性能 中产生的自由基以及过氧化物破坏了环氧涂层与金
属的结合键，宏观上表现为涂层的阴极剥离 。此
[9]
涂层基本性能检测结果如表 2所示。
外，如表 2所示，涂层在深水压试验中有质量损失，可
表2 深水 实验前后涂层的基本性能 见涂层的组织结构变得疏松，电解液在涂层中的渗
Table 2 Basic properties of coating systems before 透阻力减小；这均导致金属/涂层界面的阴极反应物
and after deep-sea test 以及导电介质浓度增加，从而阴极反应速率增加，
O 2
涂层 涂层 涂层 涂层 涂层阴极剥离距离增大。
项目
A B C D 2. 2 电化学 谱
24 h常压 0. 92 1. 20 0. 73 0. 64 EIS 是当前评价涂层防腐性能的有效手段。对
28 d常压 2. 19 2. 12 1. 20 1. 20 水环境中的涂层系统而言，等效电路图 1（a）代表状
吸水率/% 28 d深水压 -1. 68 -1. 58 -1. 42 1. 49 态完好的涂层，其中 R 为溶液电阻、R 为涂层电阻、C c
S
c
为涂层电容；等效电路图 1（b）代表性能衰 的涂层，
28 d深水压
干燥后 2. 97 3. 41 2. 05 2. 00 电解液已渗透至金属表面，界面发生电化学腐蚀，其
中 C 为金属表面双电层电容 ，R 为电荷转移电
28 d深水压溶出率/% 4. 66 4. 99 3. 47 0. 51 dl ct
阻 [4，10] 。图 2~图 5 分别列 了 4 种涂层在常温常压下
初始值 18. 9 13. 7 14. 7 16. 1
附着力/
和深水压下浸泡2 d和28 d的EIS图谱。
MPa 28 d深水压 22. 5 13. 8 12. 5 12. 5

阴极剥离 初始值 2. 7 1. 6 2. 4 2. 0 # #
#
距离/mm 28 d深水压 4. 3 3. 1 4. 6 3. 4 2
2
2
2
从表 2可以看出，在常压水浸泡条件下，4种涂层 2
的吸水率均随着浸泡时间的增加而增加；经过 28 d 图1 涂层EIS等效电路
深水压实验后，A、B、C 涂层的吸水率结果表现为负 Fig. 1 The equivalent circuit of EIS spectra for coating systems
值，可以推测涂层在深水压模拟实验中部分物质溶 根据 EIS 测试结果可见，常压下浸泡 2 d 时，4 种
出或脱落于海水介质中。对深水压实验后的试样进 涂层在 0. 01 Hz 的阻抗模值均在 10 ·cm 以上，此
2
9
行干燥称量，计算吸水率和溶出率，可以看出，涂层 时涂层具有良好的绝缘性，防腐性能良好。涂层 B和
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