涂層電化學(xué)和納米力學(xué)參數(shù)對(duì)介質(zhì)傳遞過程的響應(yīng).pdf

1、目前，有機(jī)涂層防護(hù)技術(shù)仍是金屬防腐領(lǐng)域中最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施之一。涂層劣化失效通常會(huì)造成金屬設(shè)備的腐蝕，不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備性能及使用壽命的下降，還可能引發(fā)環(huán)境污染等問題，更甚危及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。涂層劣化往往是由于腐蝕介質(zhì)滲入到達(dá)金屬基材表面并發(fā)生腐蝕反應(yīng)造成的。因此，研究腐蝕介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散傳遞過程、以及影響該過程的客觀因素，對(duì)評(píng)價(jià)有機(jī)涂層的防護(hù)效果及預(yù)測(cè)其使用壽命具有重要的實(shí)際意義。
　　本論文首先研究了不同顏基比的有機(jī)涂層在

2、不同的腐蝕環(huán)境中，涂層中介質(zhì)滲入量、厚度、形貌隨浸泡時(shí)間的變化規(guī)律;接著，研究了涂層電化學(xué)阻抗譜對(duì)腐蝕介質(zhì)滲入的響應(yīng)規(guī)律，并基于阻抗譜特征建立等效電路，研究了涂層電化學(xué)參數(shù)（等效電容、等效電阻）隨浸泡時(shí)間的變化規(guī)律;第三，利用納米壓入技術(shù)，研究了涂層納米力學(xué)參數(shù)（納米硬度、納米彈性模量）對(duì)腐蝕介質(zhì)滲入的響應(yīng)規(guī)律，得到了不同浸泡時(shí)期下腐蝕介質(zhì)在涂層中的滲入深度;最后，通過建立有機(jī)涂層的理想擴(kuò)散模型，研究了涂層電化學(xué)參數(shù)與納米力學(xué)參數(shù)之間的

3、關(guān)系，最終得到了有機(jī)涂層的壽命預(yù)測(cè)模型。
　　結(jié)果表明:有機(jī)涂層的重量、厚度、等效電容和等效電阻對(duì)腐蝕介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散傳遞響應(yīng)具有一定的一致性，均體現(xiàn)了該過程主要分為三個(gè)階段:第一階段涂層溶脹吸水占主導(dǎo)地位，由于腐蝕溶液介電常數(shù)遠(yuǎn)大于涂層組分介電常數(shù)，涂層電容值急劇增大;第二階段涂層溶脹吸水與組分溶解達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，體現(xiàn)為涂層重量、厚度、電化學(xué)參數(shù)等基本保持不變;第三階段腐蝕介質(zhì)滲入過程重回主導(dǎo)地位，涂層完全喪失對(duì)金屬基材的防

4、護(hù)作用。
　　分析比較不同實(shí)驗(yàn)條件下各參數(shù)隨浸泡時(shí)間的變化規(guī)律，顏基比1.8的有機(jī)涂層含有更多親水性顏填料、城市環(huán)境中含有侵蝕性更強(qiáng)的雙氧根離子，兩者導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)在涂層中的滲入速率更快。
　　納米力學(xué)參數(shù)隨浸泡時(shí)間以及壓入深度的變化規(guī)律，說明了有機(jī)涂層納米硬度和納米彈性模量均會(huì)隨腐蝕介質(zhì)的滲入而降低，反映了涂層表層納米力學(xué)性能對(duì)腐蝕介質(zhì)滲入響應(yīng)的敏感性。隨后通過引入無因次量納米硬度模量比，得到了腐蝕介質(zhì)滲入深度及滲入速率隨浸