CN106323861A - 一种彩涂板有机涂层聚合性能的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种彩涂板有机涂层聚合性能的评价方法，其特征在于：先将彩色涂层钢板试样浸泡在电解液中进行预处理，然后进行交流阻抗测试并对测得的交流阻抗谱进行解析，再利用公式计算涂层孔隙率，通过孔隙率评价其聚合性能；彩色涂层钢板试样的预处理时间为60-90min，预处理过程中电解液温度23-27℃，电解液为氧化钠水溶液，浓度为质量百分比3.0-5.0％，交流阻抗测量采用三电极体系，工作电极为待测试样，辅助电极与工作电极面积比为2-4，扫描速度为0.1-1.0mV/s，正弦电压信号幅值为10-40mV，扫描频率范围为1×105Hz～1×10-2Hz。
Description
技术领域
本发明属于钢铁防腐技术领域，尤其涉及一种彩涂板有机涂层性能的评价方法。
背景技术
彩色涂层钢板优异的防腐蚀能力和装饰性能是通过在基板表面获得附着力良好的涂层来实现的，涂层具有有机聚合物良好的成型性、耐蚀性和装饰性，其中耐蚀性是直接影响彩涂板使用寿命的性能，耐蚀性的优劣取决于形成的有机涂层能否有效的将腐蚀介质与基板完全隔离或者减缓腐蚀介质到达基板并发生腐蚀的速度，由于腐蚀介质是通过涂层表面的微孔渗入涂层并到达涂层/基底金属界面，因此涂层的隔离效果很大程度上取决于涂层本身的聚合程度，即微孔的分布情况，如何快速有效的评价涂层的聚合性能，从而分析涂层的防护效果，对于综合分析评价彩涂板性能至关重要。
目前实验室和生产现场没有直接评价彩涂板涂层聚合性能的方法，而涂层防护效果的优劣主要是通过耐中性盐雾腐蚀试验或湿热试验后，根据不用试验周期后试片出现锈点或起泡面积所占百分比来进行评价，其存在的主要问题有：
(1).试验结果及等级评价受客观试验条件和人为因素影响大；
(2).试验周期较长，影响产品性能评价效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种彩涂板有机涂层聚合性能的评价方法，该方法能够快速准确评价彩涂板涂层的聚合性能，判断涂层耐腐蚀性能的优劣。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
为了能快速准确评价彩涂板涂层的聚合性能，判断涂层耐腐蚀性能的优劣，特别需要一种评价彩涂板涂层聚合性能的方法。根据现代金属腐蚀理论，常温下在有水存在的环境下金属的腐蚀是一个电化学过程，腐蚀行为在不同阶段具有不用的电化学特征，因此可采用电化学方法对彩涂板有机涂层的性能变化进行量化评价。作为一种暂态电化学测量技术，电化学阻抗采用小振幅的正弦波极化信号，由于在电极上交替进行着阴极过程和阳极过程，不会引起极化的积累性发展，不会使涂层体系在测量中发生大的改变，同时，电化学阻抗方法作为一种频率域的测量方法，可以在很宽的频率范围对涂层体系进行测量，可以在不同的频率段分别得到涂层电容、微孔电阻以及涂层下腐蚀反应电阻、双电层电容等与涂层性能有关的信息。因此，利用电化学阻抗技术研究彩涂板有机涂层的聚合性能，从而对其防护效果进行评价。
一种彩涂板有机涂层聚合性能的评价方法，其特征在于：先将彩色涂层钢板试样浸泡在电解液中进行预处理，然后进行交流阻抗测试并对测得的交流阻抗谱进行解析，再利用公式计算涂层孔隙率，通过孔隙率评价其聚合性能；彩色涂层钢板试样的预处理时间为60-90min，预处理过程中电解液温度23-27℃，电解液为氧化钠水溶液，浓度为质量百分比3.0-5.0％，交流阻抗测量采用三电极体系，工作电极为待测试样，辅助电极与工作电极面积比为2-4，扫描速度为0.1-1.0mV/s，正弦电压信号幅值为10-40mV，扫描频率范围为1×105Hz～1×10-2Hz。
按等效电路R1(R2C1)(R3C2)解析交流阻抗谱，按公式1计算孔隙率；
P＝d/(R2·A·k) (1)
式中，R2-涂层电阻(Ω)，d-涂层厚度(m)，A-电极面积(m2)，k-电解质电导率
根据孔隙率大小对有机涂层聚合性能进行等级划分和评价，评价标准见表1。
表1.聚合性能等级划分
| 等级 | 有机涂层孔隙率P | 性能优劣程度 |
| 1 | <1.0×10-8 | 优异 |
| 2 | 1.0×10-8～1.0×10-7 | 良好 |
| 3 | 1.0×10-7～1.0×10-6 | 一般 |
| 4 | 1.0×10-6～1.0×10-5 | 较差 |
| 5 | >1.0×10-5 | 涂层基本失效 |
参比电极为饱和甘汞电极、Ag/AgCl电极中的任意一种，辅助电极为纯铂丝网。
彩涂板试样预处理时间选择为60-90min，能保证测试体系处于电解质溶液经微孔向涂层/基底渗透阶段，形成稳定的交流阻抗测试体系，同时避免电解质溶液对测试体系的过度腐蚀，确保性能评价的有效性。预处理过程中电解液温度控制在23-27℃，可使电化学交流阻抗测试体系处于稳定状态，且易于实现测试条件的简易控制。电解液氧化钠水溶液浓度控制在3.0-5.0(wt％)，可扩大此方法的适用范围，实现此方法在实际应用中的可操作性，如需大批量测试涂层聚合性能时，可通过适当增加电解液浓度，缩短预处理时间的方法实现对涂层性能的快速准确评价。辅助电极与工作电极面积比为2-4，可在较宽的范围内控制工作面积，提高此方法评价的准确性。扫描速度为0.1-1.0mV/s，可保证在快速测试的基础上，完整的获取待测涂层的电化学参数，准确评价涂层性能。扫描频率范围选择在1×105Hz～1×10-2Hz，可在较宽频率范围内对试样交流阻抗情况进行分析，且高频选择在1×105Hz，主要反映的是双电层结构特性。对有机涂层体系，由于涂层的高阻抗性，可将振幅选择在10～40mV，这样既可以减小测量过程中开路电位漂移所带来的误差，也可以提高测量数据的信噪比。
本发明有益效果：本发明可以快速测试和评价彩色涂层钢板涂层的聚合性能优劣，缩短试验周期，提高性能评价效率。根据计算结果和等级划分范围对涂层聚合性能的评价，可以有效避免客观试验条件和人为因素对试验结果及等级评价的影响。
具体实施方式
下面通过一些实施例对本发明进一步说明。
选择彩色涂层钢板作为试验样板，分别按照尺寸150mm*75mm的要求制成试样1、试样2和试样3。选择不同的预处理时间和电解液浓度对试样进行处理，处理后取出试样按不同测试条件进行电化学交流阻抗谱测试，并采用ZSimpWin软件对阻抗谱数据进行解析，通过特征电化学参数计算彩涂板有机涂层孔隙率，根据有机涂层孔隙率划分有机涂层聚合性能等级，测试条件、计算结果及等级评价结果见表2。同时对测试样进行彩涂板有机涂层常规性能检测(耐中性盐雾性能检测、T-弯性能检测和反向冲击性能检测)。
表2.实施例的测试条件及聚合性能评价结果
将通过涂层孔隙率对涂层聚合性能进行评价的结果与国家标准规定的常规试验方法测试的结果进行对比，对比结果见表3。
表3.聚合性能等级评价结果与常规性能评价结果对比表
通过对比结果可以看出，本发明的涂层聚合性能等级评价结果与国家标准规定的常规试验方法测试的综合性能评价结果基本一致。
Claims (2)
1.一种彩涂板有机涂层聚合性能的评价方法，其特征在于：先将彩色涂层钢板试样浸泡在电解液中进行预处理，然后进行交流阻抗测试并对测得的交流阻抗谱进行解析，再利用公式计算涂层孔隙率，通过孔隙率评价其聚合性能；彩色涂层钢板试样的预处理时间为60-90min，预处理过程中电解液温度23-27℃，电解液为氧化钠水溶液，浓度为质量百分比3.0-5.0％，交流阻抗测量采用三电极体系，工作电极为待测试样，辅助电极与工作电极面积比为2-4，扫描速度为0.1-1.0mV/s，正弦电压信号幅值为10-40mV，扫描频率范围为1×105Hz～1×10-2Hz；
按等效电路R1(R2C1)(R3C2)解析交流阻抗谱，按公式1计算孔隙率；
P＝d/(R2·A·k) (1)
式中，R2-涂层电阻(Ω)，d-涂层厚度(m)，A-电极面积(m2)，k-电解质电导率，
根据孔隙率大小对有机涂层聚合性能进行等级划分。
2.根据权利要求1所述的一种彩涂板有机涂层聚合性能的评价方法，其特征在于：有机涂层聚合性能进行等级划分如下表，
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110361313A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-10-22 | 上海应用技术大学 | 一种定量评价磷化膜孔隙率的电化学测试方法 |
| CN111024782A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-17 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 基于交流阻抗分析的有机涂层结合力测定装置及方法 |
| US20230143519A1 (en) * | 2021-11-11 | 2023-05-11 | Beihang University | Field monitoring electrochemical method for anticorrosion performance of organic coatings in seawater environment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103091243A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-05-08 | 中国人民解放军63653部队 | 一种重防腐有机涂层快速量化评价方法 |
| US20130325364A1 (en) * | 2010-12-21 | 2013-12-05 | US Coatings IP Co. LLC | Process for evaluating corrosion resistance of coating |
| CN104076079A (zh) * | 2013-03-26 | 2014-10-01 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种多层涂层体系临界腐蚀损伤的快速评价方法 |
| CN104422653A (zh) * | 2013-09-05 | 2015-03-18 | 鞍钢股份有限公司 | 一种快速评测彩涂板耐腐蚀性能的方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130325364A1 (en) * | 2010-12-21 | 2013-12-05 | US Coatings IP Co. LLC | Process for evaluating corrosion resistance of coating |
| CN103091243A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-05-08 | 中国人民解放军63653部队 | 一种重防腐有机涂层快速量化评价方法 |
| CN104076079A (zh) * | 2013-03-26 | 2014-10-01 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种多层涂层体系临界腐蚀损伤的快速评价方法 |
| CN104422653A (zh) * | 2013-09-05 | 2015-03-18 | 鞍钢股份有限公司 | 一种快速评测彩涂板耐腐蚀性能的方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110361313A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-10-22 | 上海应用技术大学 | 一种定量评价磷化膜孔隙率的电化学测试方法 |
| CN110361313B (zh) * | 2019-07-11 | 2022-04-05 | 上海应用技术大学 | 一种定量评价磷化膜孔隙率的电化学测试方法 |
| CN111024782A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-17 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 基于交流阻抗分析的有机涂层结合力测定装置及方法 |
| US20230143519A1 (en) * | 2021-11-11 | 2023-05-11 | Beihang University | Field monitoring electrochemical method for anticorrosion performance of organic coatings in seawater environment |
| US11892391B2 (en) * | 2021-11-11 | 2024-02-06 | Beihang University | Field monitoring electrochemical method for anticorrosion performance of organic coatings in seawater environment |
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