CN104950025B - 一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置 - Google Patents

Abstract

一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置，该阵列测试装置包含有第一测试池(1)、磁铁圈(2)、漏涂孔(3)、橡胶圈(4)、底座(5)、第二测试池(6)、第三测试池(7)、大测池(8)及上盖(9)，第一测试池、第二测试池和第三测试池的结构尺寸相同即在每一测试池中均配置有参比电极(10)、对电极(11)和小测池(13)，将阵列测试装置固定于多道环氧防腐涂料的金属样板中心，结合电化学工作站，无需多次移动其位置，即可同时实现不同位置的阴极剥离测试，不会对涂层造成不可逆影响，提高测试效率，具有结构简单、成本低廉、拆卸与组装方便，为涂层的阴极剥离研究提供了可行的测试手段，也可用于涂层防护性能的快速评价。

Description

一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置

技术领域

本发明属于涂层检测技术领域，尤其是一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置。

背景技术

电化学测试技术已广泛应用于评价涂层的阴极剥离现象，中国专利申请号201510211655.8公开了一种用于金属基材涂层电化学测试的测试池装置，结合图3，该测试池装置包括参比电极10、对电极11、池盖(12)、小测池13，使用时采用力臂式测试池夹具，其一端用顶紧螺栓顶起而另一端由涂层接触的压紧部件固定，微调顶紧螺栓的上下位置即可将测试池装置固定于金属基材的涂层表面。

上述测试池装置在测试过程中，需要不断地拆卸安装并需要手动定位，通过改变测试池的不同位置来获得涂层的相关信息，才能分析判断阴极剥离的发展情况，其过程非常繁琐，一次只可测量一个数据，但不能同时测试多个数据，使用过程中存在测试效率不高等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置，将阵列测试装置固定于多道环氧防腐涂料的金属样板中心，结合电化学工作站，无需多次移动该阵列测试装置的位置，即可同时实现金属样板不同位置的阴极剥离电化学扫描，不会对涂层造成不可逆影响，提高测试效率，阵列测试装置结构简单、成本低廉、拆卸与组装方便，为金属样板的涂层阴极剥离研究提供了可行的测试手段，也可用于涂层防护性能的快速评价。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置，该阵列测试装置包含有第一测试池、磁铁圈、漏涂孔、橡胶圈、底座、第二测试池、第三测试池、大测池及上盖，第一测试池、第二测试池和第三测试池的结构尺寸相同即在每一测试池中均配置有参比电极、对电极和小测池，小测池的高度和外径给定，小测池的高度和外径也是每一测试池的高度和外径，每一小测池内配置的参比电极和对电极则被分别插在上盖所对应的电极插入口中，参比电极或是饱和甘汞电极或是Ag/AgCl电极，对电极或是铂丝电极或是不锈钢电极，测试电解液采用天然海水，本发明的特征如下：

底座的上端面一周标有0～360°刻度线，底座的对称中心处设有漏涂孔，底座内配置有磁铁圈且磁铁圈与电源相连，底座的上端联接大测池，大测池内装配第一测试池、第二测试池及第三测试池，第一测试池、第二测试池及第三测试池的上端面分别与大测池上端面平齐，其中：

第一测试池的底部通过橡胶圈被固定在底座的0°刻度线上，第一测试池的外径端面距漏涂孔边沿的直线间距控制在0～3mm；

第二测试池的底部通过橡胶圈被固定在底座的120°刻度线上，第二测试池的外径端面距漏涂孔边沿的直线间距控制在3～6mm；

第三测试池的底部通过橡胶圈被固定在底座的240°刻度线上，第三测试池的外径端面距漏涂孔边沿的直线间距控制在6～9mm；

第一测试池、第二测试池和第三测试池通过上述固定方式形成阵列测试装置，该阵列测试装置相对漏涂孔具有三个不同角度和三个不同直线间距，上盖所对应的电极插入口根据所述三个不同角度和三个不同直线间距而定，每个所述电极插入口的孔径分别与参比电极或是对电极的外径相等，上盖的外径与大测池外径相等；

测试时，先在涂有多道环氧防腐涂料的金属样板中心制备出一个与漏涂孔直径相等的人造孔，将阵列测试装置放在金属样板上并使漏涂孔对应所述人造孔，在每一小测池内均加满测试电解液，将第一测试池、第二测试池和第三测试池与电化学工作站联接并采用外加电流法或是牺牲阳极法进行阴极剥离试验，此时环氧防腐涂层/金属样板构成工作电极，并与对电极、参比电极形成三电极体系，在所述三电极体系下进行电化学阻抗谱测试，电化学阻抗谱测试中采用等效电路模型，测试频率控制在0.01-100KHz，测试正弦波信号振幅控制在10mv，通过所述三电极体系下的电化学阻抗谱测试，能够测试出所述三个不同角度和三个不同直线间距的涂层电容值、涂层电阻值、双电层电容值及腐蚀反应电荷传递电阻值，进而监测涂层的阴极剥离状况。

上述漏涂孔的孔径控制在2～5mm。

上述大测池或是小测池均采用耐蚀强度较高的聚酯类材料来制备，该聚酯类材料或是聚甲基丙烯酸甲酯，或是聚碳酸酯。

所述金属样板需先经喷砂至粗糙度30～50μm、清洁度Sa21/2，然后至少涂有两道环氧防腐涂料，涂层厚度不能小于250μm。

1、本发明的阵列测试装置，其操作简便易行，可直接固定于钢基材涂层表面，不会破坏涂层现状，也无需频繁移动第一测试池、第二测试池和第三测试池的相对位置，可对钢基材涂层的阴极剥离试验进行电化学阻抗谱测试。

2、本发明选用环氧防锈涂层的金属样板进行电化学测试，将阵列测试装置固定于金属样板表面，加入测试电解液为天然海水进行浸泡并测试，测试过程未发现漏水现象，说明阵列测试装置的密封性能良好，也说明第一测试池、第二测试池和第三测试池的底部均通过橡胶圈被固定和密封，使其具有良好的密封性。

3、本发明的阵列测试装置可对阴极剥离金属样板上距离人造孔不同位置的涂层进行电化学阻抗谱测试，不会对金属样板造成不可逆影响，试验结果表明：本发明的阵列测试装置能用于监测阴极剥离试验中涂层的性能变化情况。

附图说明

图1是本发明阵列测试装置的俯视简图；

图2是本发明阵列测试装置的主视简图；

图3是单个测试池装置的结构示意简图；

图4是距人造孔不同距离的涂层EIS简图；

图5是等效电路模型的简图；

上述图中：1-第一测试池；2-磁铁圈；3-漏涂孔；4-橡胶圈；5-底座；6-第二测试池；7-第三测试池；8-大测池；9-上盖；10-参比电极；11-对电极；12-池盖；13-小测池。

具体实施方式

本发明是一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置，本发明将三个单一的测试池装置通过不同角度和间距组配在一起形成阵列测试装置，该阵列测试装置可以实现金属样板上不同涂层位置的阴极剥离测试，不会对涂层造成不可逆影响，提高测试效率。

结合图1-3，本发明的阵列测试装置包含有第一测试池1、磁铁圈2、漏涂孔3、橡胶圈4、底座5、第二测试池6、第三测试池7、大测池8及上盖9，第一测试池1、第二测试池6和第三测试池7的结构尺寸相同即在每一测试池中均配置有参比电极10、对电极11和小测池13，小测池13的高度和外径给定，小测池13的高度一般为50±10mm，小测池13的外径一般20±5mm，小测池13的高度和外径也是每一测试池的高度和外径，每一小测池13内配置的参比电极10和对电极11则被分别插在上盖9所对应的电极插入口中，这就是说上盖9同时起到了三个池盖12作用并使上盖9具有六个电极插入口，参比电极10和对电极11的外径相同并以能插入小测池13内孔中为准，参比电极10或是饱和甘汞电极或是Ag/AgCl电极，对电极11或是铂丝电极或是不锈钢电极，测试电解液采用天然海水。

在本发明的阵列测试装置中，底座5的上端面一周标有0～360°刻度线，底座5的对称中心处设有漏涂孔3，漏涂孔3的孔径控制在2～5mm，以3mm居多。

底座5内配置有磁铁圈2且磁铁圈2与电源相连，底座5的上端联接大测池8，大测池8内装配第一测试池1、第二测试池6及第三测试池7，第一测试池1、第二测试池6及第三测试池7的上端面分别与大测池8上端面平齐，大测池8或是小测池13均采用耐蚀强度较高的聚酯类材料来制备，该聚酯类材料或是聚甲基丙烯酸甲酯，或是聚碳酸酯。

大测池8内装配第一测试池1、第二测试池6及第三测试池7的角度和间距位置关系如下：

第一测试池1的底部通过橡胶圈4被固定在底座5的0°刻度线上，第一测试池1的外径端面距漏涂孔3边沿的直线间距控制在0～3mm。

第二测试池6的底部通过橡胶圈4被固定在底座5的120°刻度线上，第二测试池6的外径端面距漏涂孔3边沿的直线间距控制在3～6mm。

第三测试池7的底部通过橡胶圈4被固定在底座5的240°刻度线上，第三测试池7的外径端面距漏涂孔3边沿的直线间距控制在6～9mm。

第一测试池1、第二测试池6和第三测试池7通过上述固定方式形成阵列测试装置，该阵列测试装置相对漏涂孔3具有三个不同角度和三个不同直线间距，上盖9所对应的电极插入口根据所述三个不同角度和三个不同直线间距而定，每个所述电极插入口的孔径分别与参比电极10或是对电极11的外径相等，上盖9的外径与大测池8外径相等。

本发明的阵列测试装置在测试时，先在涂有多道环氧防腐涂料的金属样板中心制备出一个与漏涂孔3直径相等的人造孔，所述金属样板需先经喷砂至粗糙度30～50μm、清洁度Sa21/2，然后至少涂有两道以上的环氧防腐涂料，环氧防腐涂层厚度不能小于250μm，所述金属样板的参考尺寸为200mm×400mm×3mm。

将阵列测试装置放在金属样板上并使漏涂孔3对应所述人造孔，在每一小测池13内均加满测试电解液，将第一测试池1、第二测试池6和第三测试池7与电化学工作站联接并采用外加电流法或是牺牲阳极法进行阴极剥离试验，此时环氧防腐涂层/金属样板构成工作电极，并与对电极、参比电极形成三电极体系，在所述三电极体系下进行电化学阻抗谱测试，电化学阻抗谱测试中采用等效电路模型，测试频率控制在0.01-100KHz，测试正弦波信号振幅控制在10mv，通过所述三电极体系下的电化学阻抗谱测试，能够测试出所述三个不同角度和三个不同直线间距的涂层电容值、涂层电阻值、双电层电容值及腐蚀反应电荷传递电阻值，进而监测涂层的阴极剥离状况。

由于第一测试池1、第二测试池6和第三测试池7的结构相同，因此每个测试池的等效电路也是相同的，等效电路模型简图如图5所示。

上述测试方法是完善本发明的重要内容，与其说本发明是一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置，更是一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置及测试方法。

根据本发明，距人造孔不同距离的涂层EIS简图如图4所示，其不同位置的涂层测试参考数据见下表。

从上表可以明显看出：金属样板在不同的测试位置上均能测出涂层不同的电化学信息，且涂层不同测试位置的电化学信息显著不同，说明本发明是行之有效的。

Claims (1)

1.一种用于监测涂层阴极剥离试验的阵列测试装置，该阵列测试装置包含有第一测试池(1)、磁铁圈(2)、漏涂孔(3)、橡胶圈(4)、底座(5)、第二测试池(6)、第三测试池(7)、大测池(8)及上盖(9)，第一测试池(1)、第二测试池(6)和第三测试池(7)的结构尺寸相同即在每一测试池中均配置有参比电极(10)、对电极(11)和小测池(13)，小测池(13)的高度和外径给定，小测池(13)的高度和外径也是每一测试池的高度和外径，每一小测池(13)内配置的参比电极(10)和对电极(11)则被分别插在上盖(9)所对应的电极插入口中，参比电极(10)或是饱和甘汞电极或是Ag/AgCl电极，对电极(11)或是铂丝电极或是不锈钢电极，测试电解液采用天然海水，其特征是：

底座(5)的上端面一周标有0~360°刻度线，底座(5)的对称中心处设有漏涂孔(3)，底座(5)内配置有磁铁圈(2)且磁铁圈(2)与电源相连，底座(5)的上端联接大测池(8)，大测池(8)内装配第一测试池(1)、第二测试池(6)及第三测试池(7)，第一测试池(1)、第二测试池(6)及第三测试池(7)的上端面分别与大测池(8)上端面平齐，其中：

第一测试池(1)的底部通过橡胶圈(4)被固定在底座(5)的0°刻度线上，第一测试池(1)的外径端面距漏涂孔(3)边沿的直线间距控制在0~3mm；

第二测试池(6)的底部通过橡胶圈(4)被固定在底座(5)的120°刻度线上，第二测试池(6)的外径端面距漏涂孔(3)边沿的直线间距控制在3~6mm；

第三测试池(7)的底部通过橡胶圈(4)被固定在底座(5)的240°刻度线上，第三测试池(7)的外径端面距漏涂孔(3)边沿的直线间距控制在6~9mm；

第一测试池(1)、第二测试池(6)和第三测试池(7)通过上述固定方式形成阵列测试装置，该阵列测试装置相对漏涂孔(3)具有三个不同角度和三个不同直线间距，上盖(9)所对应的电极插入口根据所述三个不同角度和三个不同直线间距而定，每个所述电极插入口的孔径分别与参比电极(10)或是对电极(11)的外径相等，上盖(9)的外径与大测池(8)外径相等；

测试时，先在涂有多道环氧防腐涂料的金属样板中心制备出一个与漏涂孔(3)直径相等的人造孔，将阵列测试装置放在金属样板上并使漏涂孔(3)对应所述人造孔，在每一小测池(13)内均加满测试电解液，将第一测试池(1)、第二测试池(6)和第三测试池(7)与电化学工作站联接并采用外加电流法或是牺牲阳极法进行阴极剥离试验，此时环氧防腐涂层/金属样板构成工作电极，并与对电极(11)、参比电极(10)形成三电极体系，在所述三电极体系下进行电化学阻抗谱测试，电化学阻抗谱测试中采用等效电路模型，测试频率控制在0.01-100KHz，测试正弦波信号振幅控制在10mv，通过所述三电极体系下的电化学阻抗谱测试，能够测试出所述三个不同角度和三个不同直线间距的涂层电容值、涂层电阻值、双电层电容值及腐蚀反应电荷传递电阻值，进而监测涂层的阴极剥离状况；

上述漏涂孔(3)的孔径控制在2~5mm；

上述大测池(8)或是小测池(13)均采用耐蚀强度较高的聚酯类材料来制备，该聚酯类材料或是聚甲基丙烯酸甲酯，或是聚碳酸酯；

所述金属样板需先经喷砂至粗糙度30~50µm、清洁度Sa2½，然后至少涂有两道环氧防腐涂料，涂层厚度不能小于250µm。