專利名稱：：有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵基有機(jī)漆膜防蝕性能的快速測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
：據(jù)有關(guān)資料表明，全世界每年由腐蝕造成的鋼鐵損失約相當(dāng)于鋼鐵產(chǎn)量的10％，腐蝕造成的間接損失更為嚴(yán)重。抑制金屬腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命是金屬防護(hù)技術(shù)的重要內(nèi)涵。在防護(hù)措施中，防銹漆占有相當(dāng)大的比例。防蝕性能好壞的評(píng)估國(guó)內(nèi)外采用經(jīng)典的鹽霧、濕熱箱試驗(yàn)法。其試驗(yàn)周期長(zhǎng)、設(shè)備體積大、評(píng)估模糊，一直困擾著國(guó)內(nèi)外金屬腐蝕與防護(hù)界。曾有研究報(bào)道用絲束電極電化學(xué)法可以快速評(píng)價(jià)涂覆單層漆膜的防蝕性能(靳九成、吳翠蘭、黃桂芳，絲束電極評(píng)價(jià)漆膜防護(hù)性能新方法，96中國(guó)材料研討會(huì)論文集《生物及環(huán)境材料》篇，化學(xué)工業(yè)出版社，1997，P384)[1]。眾所周知，漆膜大多為多層結(jié)構(gòu)，即使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相同，其防蝕性能還與涂裝工藝有關(guān)，這就限制了這種方法在既成漆膜上的應(yīng)用。本發(fā)明采用掃描電極電化學(xué)法，能快速評(píng)估一切既成漆膜的防蝕性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在提供一種可快速評(píng)估既成有機(jī)漆膜防蝕性能的測(cè)試方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的掃描電極在待測(cè)漆膜試片上進(jìn)行間隔掃描取樣，并在測(cè)試時(shí)浸下的NaCl液滴將掃描電極、液滴下的取樣漆膜小區(qū)、對(duì)應(yīng)的金屬基片小區(qū)及測(cè)試儀連成一腐蝕回路，所測(cè)電阻Ri為第i個(gè)取樣漆膜小區(qū)的極化電阻及漆膜電阻之和；Ri越大，表示該小區(qū)漆膜防蝕性能越強(qiáng)；掃描電極在漆膜上間隔掃描測(cè)試N次，就可得N個(gè)漆膜小區(qū)電阻分布；低阻區(qū)的小區(qū)數(shù)少，則漆膜防蝕性優(yōu)。對(duì)于防蝕性能較差的漆膜可直接測(cè)試，而對(duì)于防蝕性能強(qiáng)、電化學(xué)測(cè)試不能立即反應(yīng)的漆膜，為了加快腐蝕介質(zhì)的滲透過(guò)程，縮短測(cè)試的響應(yīng)馳豫時(shí)間，在5％NaCl溶液中對(duì)漆膜試片進(jìn)行固定聲強(qiáng)和頻率的超聲加速振動(dòng)，用濾紙吸干后測(cè)試，直至漆膜有電化學(xué)響應(yīng)，所需的超聲時(shí)間T用于評(píng)價(jià)防銹漆膜防蝕性能，超聲時(shí)間長(zhǎng)者防蝕性能強(qiáng)。超聲測(cè)試方法在本發(fā)明人所有的專利申請(qǐng)?zhí)枮?00410023171.2中進(jìn)行說(shuō)明，其有關(guān)內(nèi)容可結(jié)合至本文中參考。若超聲加速振動(dòng)時(shí)間T相同(或不進(jìn)行超聲加速)時(shí)，用取樣小區(qū)中發(fā)生腐蝕的等效小區(qū)數(shù)n來(lái)評(píng)價(jià)兩種漆膜防蝕性能優(yōu)劣，小者為優(yōu)；所述n＝α1*n1+α2*n2+α3*n3+α4*n4其中n1——N個(gè)取樣小區(qū)電阻分布在≤104Ω量級(jí)的小區(qū)數(shù)；n2——N個(gè)取樣小區(qū)電阻分布在105Ω量級(jí)的小區(qū)數(shù)；n3——N個(gè)取樣小區(qū)電阻分布在106Ω量級(jí)的小區(qū)數(shù)；n4——N個(gè)取樣小區(qū)電阻分布在107Ω量級(jí)的小區(qū)數(shù)。所述的α為等效腐蝕權(quán)重因子，α1＝1α2＝0.8α3＝0.5α4＝0.2。在T、n相同條件下，比較logR反映漆膜防蝕性能的整體水平，大者為優(yōu)；所述logR為取樣漆膜小區(qū)電阻對(duì)數(shù)平均值logR&OverBar;=&Sigma;i=1NlogRi/N]]>其中N為取樣漆膜小區(qū)數(shù)。σ為N個(gè)取樣漆膜小區(qū)電阻對(duì)數(shù)值的均方差&sigma;=&Sigma;i=1N(logR1-logR&OverBar;)2/(N-1)]]>其中N為取樣漆膜小區(qū)數(shù)，反映漆膜防蝕性能的離散度或不均勻性，小者為優(yōu)。所述的N為50-150，較優(yōu)的選擇為64-96。所述的NaCl水溶液濃度為3-30％。漆膜防蝕性能不僅決定于防銹漆本身的防蝕性能優(yōu)劣，還與涂裝工藝、厚度有關(guān)。即使制備一式幾片漆膜，厚度還會(huì)有較大差異，影響測(cè)試的重現(xiàn)性。為提高測(cè)試的重現(xiàn)性，(a)待測(cè)漆膜厚度應(yīng)均勻，不同位置及不同漆膜間的厚度相對(duì)誤差應(yīng)≤10％。若評(píng)價(jià)防銹漆本身的防蝕性能優(yōu)劣，漆膜制備要單噴，厚度一致取10-60μm，以40μm為宜。(b)漆膜制備一式三片進(jìn)行測(cè)試，取三片的T、n、logR、σ的平均值進(jìn)行優(yōu)劣評(píng)價(jià)。掃描測(cè)試電極材料與漆膜基片金屬材料相同。若為方便，其材質(zhì)的差別要控制在無(wú)漆膜時(shí)取樣漆膜小區(qū)電阻處104Ω量級(jí)。掃描測(cè)試電極可選銅材。為保證測(cè)試筆的互換性，掃描電極材料必須一致。本發(fā)明掃描電極電化學(xué)法測(cè)試原理依現(xiàn)代電化學(xué)理論，常溫涂覆防銹漆膜下金屬的腐蝕是一個(gè)電化學(xué)腐蝕。該腐蝕過(guò)程的阻力主要來(lái)自極化電阻和漆膜電阻。該過(guò)程遇到的阻力越大，金屬的腐蝕速度就越小，即測(cè)得的電阻越大，防銹漆膜的防蝕性能越好。由于防銹漆膜各處電化學(xué)的不均勻性，可把漆膜/基片金屬劃分為許多小區(qū)，在有腐蝕介質(zhì)條件下，各漆膜小區(qū)的基片金屬就相當(dāng)于一個(gè)電極，各電極的極化電阻是不均勻的。低阻區(qū)域是防銹漆膜的薄弱環(huán)節(jié)，最先引起膜下金屬腐蝕，直接控制著漆膜的防蝕性能優(yōu)劣。通過(guò)測(cè)試各漆膜小區(qū)電阻的分布，可比較不同漆膜的防蝕性能的優(yōu)劣。本發(fā)明可大大縮短有機(jī)漆膜的防蝕性能的測(cè)評(píng)時(shí)間(約1～3小時(shí))，使測(cè)評(píng)速度比國(guó)標(biāo)方法提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可有效縮短新產(chǎn)品研制及在線測(cè)量監(jiān)控周期，節(jié)約人力、物力。附圖為掃描電極電化學(xué)法測(cè)試電路原理圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1鐵紅環(huán)氧底漆(HS06-2)在鋼板上(100mm×150mm×2mm)單噴不同厚度漆膜得樣品1#和2#，對(duì)兩個(gè)樣品漆膜防蝕性能測(cè)試。將樣品1#和2#在5％NaCl溶液中對(duì)其進(jìn)行固定聲強(qiáng)和頻率的超聲振動(dòng)，用濾紙吸干后測(cè)試，使漆膜有電化學(xué)響應(yīng)，得超聲時(shí)間T。待測(cè)漆片樣品1#和2#分別平置于測(cè)試臺(tái)上，測(cè)試筆1相對(duì)漆片掃描，等距步進(jìn)，所述的測(cè)試筆1下部為非金屬絕緣材料7，其側(cè)邊上設(shè)有掃描測(cè)試電極3。當(dāng)測(cè)試筆落到漆膜上某點(diǎn)P1取樣時(shí)，就在該點(diǎn)浸下5％NaCl液滴2(大小均勻)，將掃描測(cè)試電極3、NaCl溶液下的小區(qū)漆膜4(取樣漆膜)、對(duì)應(yīng)的金屬基片小區(qū)5及測(cè)試儀6連通為一腐蝕回路；取樣漆膜下的小區(qū)金屬相當(dāng)于一個(gè)電極，在腐蝕介質(zhì)條件下發(fā)生極化，產(chǎn)生極化電阻；回路所測(cè)電阻主要為該取樣小區(qū)的極化電阻和漆膜電阻之和；其次為溶液電阻；前者一般遠(yuǎn)大于后者；所測(cè)電阻越大，表示該P(yáng)1小區(qū)的漆膜防蝕性能越強(qiáng)；測(cè)試筆相對(duì)掃描到漆膜另一點(diǎn)P2，可得P2點(diǎn)的漆膜小區(qū)電阻，反映P2處小區(qū)漆膜的防蝕能力；測(cè)試筆相對(duì)漆膜如此步進(jìn)掃描64次，就可得64個(gè)漆膜小區(qū)電阻分布；考察漆膜小區(qū)電阻在低阻區(qū)的分布幾率，可比較不同漆膜防蝕性能的優(yōu)劣。測(cè)試結(jié)果與國(guó)標(biāo)測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)下表鐵紅環(huán)氧底漆(HS06-2)單噴不同厚度漆膜防銹性能測(cè)試結(jié)果(N取64)在相同超聲時(shí)間T下，從n判斷2#＞1#漆膜較厚的2#樣防蝕性能優(yōu)于漆膜較薄的1#樣，是完全合理的。實(shí)施例2將不同種類的防銹漆在鋼板上單噴相同厚度漆膜的防蝕性能測(cè)試對(duì)比。因漆膜較薄，此次測(cè)試無(wú)須進(jìn)行超聲加速振動(dòng)。其它步驟同實(shí)施例1。1本發(fā)明測(cè)試方法試驗(yàn)結(jié)果(N取64)<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="813">漆類超聲時(shí)間T落在阻值(Ω)量級(jí)內(nèi)的小區(qū)數(shù)等效腐蝕權(quán)重因子n≤10411050.81060.51070.21080109010100≥10110醇酸清漆00002401570.4聚氨酯漆0002812417212.6氨基醇酸漆0036612211516.6酚醛清漆001333233192.9</table></tables>從n判斷防銹性能優(yōu)劣次序?yàn)榇妓崆迤幔揪郯滨テ幔痉尤┣迤幔景被妓崞?鹽霧試驗(yàn)結(jié)果鹽霧試驗(yàn)結(jié)果與掃描電極電化學(xué)法判斷的優(yōu)劣次序完全一致。實(shí)施例3美國(guó)ArvinMeritor公司提供三種漆膜樣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，預(yù)先設(shè)置三種漆片優(yōu)劣順序?yàn)锽LK＞Tan＞DK-GRY。本發(fā)明測(cè)試方法步驟同實(shí)施例1，測(cè)試結(jié)果如下(N取64)在相同超聲時(shí)間T下，從n判斷優(yōu)劣順序?yàn)锽LK＞Tan＞DK-GRY與預(yù)先設(shè)置三種漆片優(yōu)劣順序完全一致。權(quán)利要求1.有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，其特征在于掃描電極在待測(cè)漆膜試片上進(jìn)行間隔掃描取樣，并在測(cè)試時(shí)浸下的NaCl液滴將掃描電極、液滴下的取樣漆膜小區(qū)、對(duì)應(yīng)的金屬基片小區(qū)及測(cè)試儀連成一腐蝕回路，所測(cè)電阻Ri為第i個(gè)取樣漆膜小區(qū)的極化電阻及漆膜電阻之和；Ri越大，表示該小區(qū)漆膜防蝕性能越強(qiáng)；掃描電極在漆膜上間隔掃描測(cè)試N次，就可得N個(gè)漆膜小區(qū)電阻分布；低阻區(qū)的小區(qū)數(shù)少，則漆膜防蝕性優(yōu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，其特征在于對(duì)于防蝕性能強(qiáng)、電化學(xué)測(cè)試不能立即反應(yīng)的漆膜，在3～5％NaCl溶液中對(duì)漆膜試片進(jìn)行固定聲強(qiáng)和頻率的超聲加速振動(dòng)，用濾紙吸干后測(cè)試，直至有電化學(xué)響應(yīng)所需的超聲時(shí)間T用于評(píng)價(jià)有機(jī)漆膜防蝕性能，超聲時(shí)間長(zhǎng)者防蝕性能優(yōu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，其特征在于在取相同超聲加速振動(dòng)時(shí)間T，取樣漆膜小區(qū)中發(fā)生腐蝕的等效小區(qū)數(shù)n用于比較兩種防銹漆膜的性能，小者為優(yōu)；所述n＝α1*n1+α2*n2+α3*n3+α4*n4其中n1-N個(gè)取樣小區(qū)電阻分布在≤104Ω量級(jí)的小區(qū)數(shù)；n2-N個(gè)取樣小區(qū)電阻分布在105Ω量級(jí)的小區(qū)數(shù)；n3-N個(gè)取樣小區(qū)電阻分布在106Ω量級(jí)的小區(qū)數(shù)；n4-N個(gè)取樣小區(qū)電阻分布在107Ω量級(jí)的小區(qū)數(shù)；所述的α為等效腐蝕權(quán)重因子，α1＝1α2＝0.8α3＝0.5α4＝0.2。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，其特征在于在T、n相同條件下，比較logR，大者為優(yōu)；所述logR為N個(gè)取樣小區(qū)電阻對(duì)數(shù)平均值logR&OverBar;=&Sigma;i=1NlogRi/N]]>其中N為每片取樣漆膜小區(qū)數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，其特征在于σ為N個(gè)取樣小區(qū)電阻對(duì)數(shù)值的均方差，在T、n、logR相同條件下，比較σ，小者為優(yōu)。反映漆膜防蝕性能的離散度或不均勻性。&sigma;=&Sigma;i=1N(logRi-logR&OverBar;)2/(N-1)]]>6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，其特征在于NaCl水溶液濃度為3-30％。7.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，其特征在于所述的N為50～150。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，其特征在于掃描電極材料與漆膜金屬基片材質(zhì)的差別要控制在無(wú)漆膜時(shí)測(cè)試回路電阻處于104Ω量級(jí)。全文摘要鐵基有機(jī)漆膜防蝕性能測(cè)試方法，掃描電極在待測(cè)漆膜上間隔掃描取樣，其浸下的NaCl液滴將掃描電極、液滴下的漆膜小區(qū)、對(duì)應(yīng)的金屬基片小區(qū)及測(cè)試儀連成一腐蝕回路，所測(cè)電阻為該取樣漆膜小區(qū)的極化電阻及漆膜電阻之和；此電阻越大，表示該漆膜小區(qū)防蝕性能越強(qiáng)；掃描電極在漆膜上間隔掃描測(cè)試N次，就可得N個(gè)漆膜小區(qū)電阻分布，落在低阻區(qū)的小區(qū)數(shù)少，則漆膜防蝕性優(yōu)。本發(fā)明可大大縮短既成漆膜的防蝕性能的測(cè)評(píng)時(shí)間(約1～3小時(shí))，使測(cè)評(píng)速度比國(guó)標(biāo)方法提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可有效縮短新產(chǎn)品研制及在線測(cè)量監(jiān)控周期。文檔編號(hào)G01N27/12GK1645098SQ200510031198公開(kāi)日2005年7月27日申請(qǐng)日期2005年1月27日優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日發(fā)明者陳迪平,靳九成,王鎮(zhèn)道,黃桂芳,靳浩,朱小莉,吳翠蘭申請(qǐng)人:湖南大學(xué)