[发明专利]一种海水环境下有机涂层防护性能的现场监测电化学方法

说明书

本发明提供一种海水环境下有机涂层防护性能的现场监测电化学方法，其步骤如下：一：确定涂层结构实际服役环境并配制模拟电解质溶液；二：选择测试用阳极块；三：进行不同人工剥离面积下涂层结构的腐蚀电流及电位测试；四：拟合有机涂层剥离面积模型；五：实际服役涂层剥离面积实时监测；通过以上步骤，达到了将有机防腐涂层的劣化状态映射到金属基体的活性面积上以进行涂层剥离状态识别的效果，解决了无法对有机防腐涂层的防腐性能进行及时准确地评估的实际问题，实现了通过监测阳极电流对有机涂层剥离面积进行评估；本评估方法科学，工艺性好，具有广阔推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种海水环境下有机涂层防护性能的现场监测电化学方法，即一种基于电化学理论的以环氧树脂为基础材料的有机防腐涂层在海水浸泡环境下金属结构上剥离面积的评估方法，它是一种基于电化学极化基本方程、混合电位理论和阴极保护效应的有机防腐涂层剥离面积评估方法，它针对有机防腐涂层/金属基体体系中电位监测数据、外接阳极金属条件下的阳极电流监测数据以及腐蚀电偶原理，整体性地建立金属基体电位、阳极电流与有机涂层剥离面积关联模型用于描述有机涂层劣化过程的定量模型方法；它将有机防腐涂层的劣化状态映射到金属基体的活性面积上，便于进行涂层剥离状态识别，进一步开展寿命评估；适用于服役于海水环境下以环氧树脂为主要涂覆材料并施加牺牲阳极的阴极保护下涂层结构寿命评估等领域。

背景技术

涂层是目前在各个行业广泛应用的保护金属材料、防止腐蚀的主要方法，其中应用最多的是有机涂层；有机涂层防腐蚀的主要机制是阻隔作用，阻碍侵蚀性粒子、水、氧以及其他有害物质与金属接触，有机涂层与金属之间的良好粘合力也对防止金属腐蚀有作用；涂层失效主要形式是涂层剥离和破损，相对于破损失效，涂层剥离更具有隐蔽性，因而带来的危害更加难以预测；有机涂层从金属表面剥离主要有3种形式：渗透鼓泡、阴极剥离和阳极破坏；其中，阴极剥离是涂层/金属体系防护性能失效的最主要形式；由于涂层中的缺陷并不是均匀分布的，涂层金属界面处发生破坏的先后和程度就存在差异，这种差异性就会导致腐蚀微电池的形成；当涂层金属发生电化学腐蚀时，阴极反应或阴极反应产物会影响涂层与基体金属的键合，致使涂层从基体金属分离；

现有针对有机防腐涂层老化状态的评估试验通常仅包括失光率、变色程度、分化开裂程度、气泡密度大小、剥落面积等指标，无法对有机防腐涂层的防腐性能进行及时准确地评估，精确性较低。研究发现，在涂层剥离区域，腐蚀性介质传输到涂层/基体的交接面区域，形成微观腐蚀原电池，进而使得基体发生腐蚀；因此，可以利用电化学方法测量暴露于电解质中发生电化学反应的活性金属面积，用金属活性面积来表征有机涂层的失效面积，得出有机防腐涂层阴极剥离面积计算方法；

基于此，本发明结合有机防腐涂层/金属基体体系中电位监测数据、外接阳极金属条件下的阳极电流监测数据以及腐蚀电偶原理，建立金属基体电位、阳极电流与有机涂层剥离面积关联模型，实现有机涂层剥离面积的评估。

发明内容

(1)发明的目的：

针对有机涂层结构在阴极区域中劣化现象严重，且尚无准确合理的检测有机涂层剥离面积方法等问题，提供一种海水环境下有机涂层防护性能的现场监测电化学方法，即一种有机涂层剥离面积评估方法，它是一种包含有机防腐涂层/金属基体体系中电位监测数据分析、外接阳极金属条件下的阳极电流监测数据分析以及腐蚀电偶原理的有机涂层剥离面积评估方法。通过测量含涂层金属结构在测试电解质溶液环境下的阳极腐蚀电流、金属基体电位与有机涂层剥离面积，建立有机涂层剥离面积与阳极电流及金属基体电位的关系模型，确定有机防腐涂层在金属结构上剥离面积。

(2)技术方案：

本发明需建立如下基本设置：

设置1：有机防腐涂层的剥离面积是影响有机防腐涂层防腐性能的重要性能参数，有机涂层阴极剥离失效是因为阴极反应或阴极反应产物会影响涂层与基体金属的键合，致使涂层从基体金属分离；