基于电化学阻抗谱的航空用环氧底漆失效过程及动力学规律研究

采用电化学阻抗谱研究了航空用环氧底漆在3.5%NaCl溶液中连续浸泡条件下的失效过程。结果表明,涂层在连续浸泡条件下的失效过程主要分为五个阶段,即浸泡初期阶段、渗透初期阶段、渗透中期阶段、渗透末期阶段和涂层失效阶段。通过对不同浸泡时期的Nyquist图和Bode图进行分析,得到了涂层电阻、电容、孔隙率和吸水率随浸泡时间的变化规律,通过分析低频区阻抗|Z|_(0.01)随浸泡时间的变化,得到了|Z|_(0.01)随浸泡时间变化的动力学方程。     

氯盐环境下粉煤灰及矿粉对砂浆性能的影响

主要研究了氯盐环境中掺粉煤灰和矿粉的砂浆性能.通过测试在氯化钠和氯化钙溶液浸泡之后的水泥砂浆的自由氯离子浓度和总氯离子浓度,研究了矿物掺合料对氯离子结合能力的影响,结论表明随着矿物掺合料掺量的增加,砂浆的氯离子结合能力也会提高.基于RCM法检测了砂浆的氯离子扩散系数,结果表明粉煤灰和矿粉均可以提高混凝土的抗氯离子渗透性,并且矿粉对抗氯离子渗透性的改善作用更显著.基于氯盐结晶、氢氧化钙溶出、Friedel's盐角度,分析砂浆孔隙率变化的原因,结论表明氯盐会导致砂浆孔隙率增加,而矿物掺合料则可以减小由氯盐引起的孔隙率增加的作用.     

氧化石墨烯改性水泥砂浆抗氯离子渗透性能

采用快速电通量法及长期氯盐浸泡试验,研究了氧化石墨烯(GO)改性水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,分析了电通量与表观氯离子扩散系数之间的关系,并通过扫描电镜(SEM)分析了其微观结构。结果表明:掺入适量的GO能够提升水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,当掺量为0.06%(质量分数)时最显著,与无GO的对照组相比,水泥砂浆的电通量和氯离子侵蚀深度分别降低了34.5%和27.2%;长期氯盐浸泡60 d、120 d后,0~5 mm处的自由氯离子浓度最高分别降低了28.4%和15.3%;电通量与表观氯离子扩散系数之间存在良好的线性关系;GO有效调节了水化产物形状,减少了内部孔隙,使其微观结构更加密实,从而提升了水泥砂浆抗氯离子渗透性能。     

干湿交替对有机涂层在模拟海洋工业大气溶液中失效行为的影响

采用电化学交流阻抗（ EIS）、红外光谱（ FT-IR）和扫描电镜（ SEM）等方法研究了环氧富锌/丙烯酸聚氨酯涂层在模拟海洋工业大气溶液 [0. 05% NaCl + 0. 35%（NH₄）₂SO₄]中的失效过程，对比分析了不同干湿循环周期（浸泡 8 h-干燥 4h、浸泡 4 h-干燥 4h、浸泡 8 h-干燥 16 h）对涂层劣化行为的影响。结果表明：不同的干湿频率导致涂层吸水以及溶胀 /收缩的程度不同。干湿交替 8-4周期和 4-4周期条件下涂层的低频阻抗值（ |Z|0. 01 Hz）下降较快，涂层孔隙率与吸水率增长快，聚氨酯面漆水解程度较大，底漆中锌粉反应程度高。干湿 8-16周期与全浸试样的低频阻抗值下降较慢，且在后期较接近，吸水率和孔隙率增长最慢。     

金属基材不同表面污染条件对涂层体系防护性能的影响

利用浸泡实验研究金属基材上不同表面污染条件下环氧富锌/环氧云铁/聚氨酯涂层体系的电化学阻抗特征,用Nyquist图、低频阻抗、相对介电常数、特征频率等评价表面污染对涂层防护性能的影响。结果表明:锈层存在会加强金属表面离子吸附,增大体系电容,降低腐蚀反应阻力;可溶盐污染主要作用为加速侵蚀组分渗透,促使涂层起泡;粉尘污染为微孔成形提供条件,且涂层会因应力集中及早形成破损点而丧失保护能力。4种涂层体系整体防护性能排序为:正常涂层锈层污染可溶盐污染粉尘污染。     

高屏蔽耐温酚醛环氧重防腐涂料的制备及性能研究

针对大型海水淡化关键设备制造成本高、防腐期效短等问题，基于金属表面屏蔽阻隔原理，采用酚醛改性环氧树脂和改性聚酰胺为基料，以氧化铁红、硫酸钡、片状填料等为防腐填料，获得应用于新型低合金耐蚀钢或碳钢基材表面的高屏蔽耐温酚醛环氧重防腐涂料。实验结果表明：该涂料吸水率 1. 2%，抗氯离子渗透性 0. 9×10^-3 mg/cm²·d，柔韧性 1 mm，耐冲击性 50 cm，耐 88 ℃海水浸泡 6 000 h，耐盐雾 10 000 h，涂层耐阴极剥离性能测试被剥离涂层距人造漏涂孔外缘平均距离为 4. 5 mm，经 33 d 88 ℃海水浸泡 0. 01 Hz低频阻抗（ |Z|_{0. 01 Hz}）条件下该涂层电化学交流阻抗值由 8. 28×10¹⁰ Ω·cm²降为 1. 18×10⁸ Ω·cm²，且曲线平滑，说明该涂层具备优异的防腐性能。     

焙烧水滑石对砂浆中氯离子渗透的影响

通过3.5%NaCl溶液连续浸泡的方式,从砂浆的孔隙结构和氯离子结合能力两个方面,研究了CLDHs的掺加对水泥砂浆抗氯离子渗透的影响,结果表明:与空白砂浆相比,随CLDHs的掺量增加,砂浆强度在一定程度上有所降低,但孔隙结构密实度相应提高;CLDHs的掺加能够显著提高砂浆的抗氯离子侵蚀能力,砂浆氯离子结合能力提高了20%~36%,氯盐浸泡28 d氯离子的渗透深度减小了26%~35%,且CLDHs掺量不宜过大,以占胶凝材料的3%左右为宜.     

甲基丙烯酸六氟丁酯接枝环氧粉末涂料研究

在引发剂过氧化苯甲酰(BPO)的作用下,采用甲基丙烯酸六氟丁酯与双酚A环氧树脂(DGEBA)反应合成了含氟侧链的环氧树脂(F-DGEBA),用其制备粉末涂料。运用红外光谱(FT-IR)、接触角、X-射线光电子能谱(XPS)、交流阻抗(EIS)、盐雾试验等方法,研究了含氟环氧树脂的结构、表面性能、电化学性质及耐腐性能。研究结果表明:F-DGEBA涂层对水的静态接触角提高了15°左右,达到95°,在固化过程中,氟元素在表面充分富集,从理论值的5.53%提高到了涂层表面的39.83%,EIS图谱显示提高了3个数量级,经历36 h氯化钠溶液浸泡后,降至普通环氧树脂的水平,盐雾试验表明该粉末涂料具有优异的耐腐蚀性能。     

Zn-Al水滑石改性水性环氧

通过共沉淀法制备硝酸根型锌铝水滑石(LDH)和钒酸根离子插层的锌铝水滑石(LDH-V)。将LDH和LDH-V分散到水性环氧树脂中获得改性涂层。采用XRD和FT-IR技术对水滑石粉体进行表征。通过力学性能、电化学阻抗和中性盐雾测试对改性后的涂层进行研究。结果表明,通过共沉淀法成功制备了LDH和LDH-V,LDH改性后涂层的力学性能和耐蚀性能明显提升,其中1.0%(质量分数)添加量的复合涂层力学性能最佳。LDH-V改性涂层的划伤实验表明,在质量分数3.5%Na Cl溶液中浸泡240 h后的低频阻抗模值稳定在107Ω·cm2左右,相对于纯水性环氧涂层提升1个数量级,其耐盐雾性能最好。     

聚氨酯涂层在3.5%氯化钠溶液浸泡作用下的失效机理

采用电化学交流阻抗谱研究了聚氨酯涂层在3.5%氯化钠溶液浸泡作用下的性能变化,用FTIR对涂层失效前后的组成进行了分析,用SEM研究了涂层表面形貌变化,用能谱研究了腐蚀产物的成分,对聚氨酯涂层在腐蚀环境中的失效机理进行研究和分析。     

疏水侧链改性聚氨酯丙烯酸酯的制备及其在光固化金属涂层中的应用

为提升光固化金属涂层的防腐性能，以来源于生物基的δ-癸内酯(DL)为原料，首先合成了一系列带疏水侧链的聚癸内酯二元醇，然后与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和丙烯酸羟乙酯(HEA)制备了带有疏水侧链的聚氨酯丙烯酸酯，将其用于构筑光固化金属涂层。采用傅立叶变换红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了表征，研究了聚癸内酯二元醇的化学结构、相对分子质量对所构筑的光固化涂层疏水性以及防腐性能的影响。结果表明：疏水侧链改性后，聚氨酯丙烯酸酯涂层在水中浸泡400 h的吸水率从3%下降至1.4%；在盐水中浸泡400 h的阻抗模值从2.7×10⁷Ω·cm²提升至1.1×10⁹Ω·cm²；在盐雾环境中400 h仅出现轻微点蚀现象；可见疏水侧链改性的聚氨酯丙烯酸酯所构筑的涂层具有更高的耐水性和耐腐蚀性。     

军用车辆有机涂层盐雾环境下腐蚀行为研究

为了探究车辆装备在东南沿海地区高盐雾恶劣环境下的腐蚀行为,采用电化学阻抗谱方法研究军绿有机涂层在盐雾环境下的腐蚀规律。通过提取低频阻抗模值|Z|_(0.1Hz)、高频相位角θ_(10 kHz)和相对介电常数ε_r3种特征参数评价了涂层的腐蚀防护性能。结果表明:涂层在盐雾环境下的腐蚀过程大致经历3个阶段:良好阶段、防护性能下降但仍具有保护作用阶段以及防护性能丧失阶段。通过对3种特征参数的分析,更加准确地得到了涂层在盐雾环境下腐蚀防护性能的变化过程,为军用车辆在东南沿海地区的腐蚀防护提供有力的技术支撑。     

氯离子掺入方式及偏高岭土对砂浆氯离子结合性能的影响

通过模拟海砂与拌合水将相同含量的氯离子引入砂浆,研究了氯离子掺入方式及偏高岭土对氯离子结合性能的影响。采用能谱仪(EDS)分析了砂浆中氯离子含量分布,使用X射线衍射(XRD)及微商热重法(DTG)分析了水化产物的变化,采用压汞法(MIP)分析了砂浆孔隙结构的变化。结果表明,海砂型氯离子存在从砂粒表面向胶凝材料扩散的过程,而拌合水引入氯离子在砂浆中分布较为均匀。龄期1 d时,砂浆对海砂型氯离子结合性能低于拌合水引入氯离子;龄期28 d时,两种内掺型氯离子结合性能趋于一致。偏高岭土加速早期水泥水化反应,会促进砂浆对拌合水引入氯离子的结合。随偏高岭土掺量的增加,Friedel’s盐及Ca(OH)₂含量逐渐减少。20%与30%(质量分数)偏高岭土掺量下,拌合水引入氯离子对孔隙结构的细化效果更为显著。     

考虑骨料表面强化的再生混凝土内氯离子传输细观数值模拟

采用纳米强化再生骨料表面的措施来改善再生骨料性能,建立多相再生混凝土细观数值模型,进行氯离子在再生混凝土内部传输的模拟和试验验证,并预测了氯盐环境下再生骨料表面强化混凝土耐久性寿命。结果表明:数值模拟得到的氯离子在再生混凝土内的分布与试验结果吻合较好;同一深度处,越靠近骨料表面,氯离子浓度越大,其中未强化再生骨料表面的氯离子浓度要大于强化再生骨料表面的氯离子浓度;增加保护层厚度可以有效提高纳米强化再生混凝土在氯盐环境下的耐久性寿命;随纳米包裹层氯离子扩散系数的减小,再生混凝土的耐久性寿命有所增加。     

硅灰混凝土表观氯离子扩散系数影响因素的研究

通过自然扩散法测定了硅灰混凝土在高浓度氯盐介质中浸泡不同时间后自由氯离子的浓度分布,研究了硅灰混凝土表观氯离子扩散系数与硅灰掺量、养护时间、暴露时间以及溶液种类的关系.结果表明:掺加适量的硅灰可以有效减小混凝土表观氯离子扩散系数;增加养护时间将降低硅灰混凝土表观氯离子扩散系数;硅灰混凝土的表观氯离子扩散系数在3种溶液中的大小顺序为:3.5％ NaCl+ 5％ MgSO4溶液＞3.5％ NaCl溶液＞青海盐湖卤水.     

桐油覆膜Ni-Co-SiO2纳米复合涂层的制备及防腐性能研究

采用恒电位法在瓦特型电镀液中于碳钢表面制备了Ni-Co-SiO₂纳米复合涂层，通过浸渍桐油处理制备桐油覆膜Ni-Co-SiO₂涂层。利用场发射扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、红外光谱仪、三维视频显微镜等表征涂层的形貌、元素组成、结构和粗糙度。采用Tafel动态极化曲线和电化学阻抗测试比较覆膜涂层和未处理涂层的耐蚀性。通过浸泡试验，对桐油覆膜涂层进行防腐蚀性评价。结果表明：桐油处理后涂层明显被一层薄膜涂覆，其表面粗糙度降低，但涂层前后的微观结构不变。桐油覆膜Ni-Co-SiO₂涂层具有较低的腐蚀电流密度，较大的容抗弧和较高的阻抗模量。此外，长期浸泡试验表明，涂层低频阻抗模值在很长一段时间保持高于10⁶Ω/cm²，表明桐油覆膜Ni-Co-SiO₂具有较高的耐腐蚀性。     

无溶剂环氧石油沥青涂层在土壤中的降解行为

采用开路电位测量和电化学阻抗谱技术研究了无溶剂环氧石油沥青涂层在不同含水量的土壤中的腐蚀行为，并利用扫描电镜(SEM)对埋设360d后试样横截面和涂层剥离后Q235碳钢基体表面进行观察，通过X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对可能存在的腐蚀产物进行分析。结果表明，随着土壤含水量的增加，无溶剂环氧石油沥青涂层的开路电位下降，低频阻抗模值减小，土壤对涂层的侵蚀加剧。400μm厚无溶剂环氧石油沥青涂层在40%H2O+0.6%NaCl土壤中随着埋设时间的延长，低频阻抗模值减小，360 d后为8.15×10⁸Ω·cm²，涂层与金属基体结合良好，没有观察到鼓泡或剥落，将涂层剥离后亦未发现金属基体表面有氧化物、氯化物等腐蚀产物，说明水分和氯离子尚未到达基体表面。无溶剂环氧石油沥青涂层在土壤环境中能形成有效的屏蔽层，对金属基体起到良好的防护作用。     

氯盐环境下复合胶凝材料砂浆中钢筋锈蚀状态EI北大核心CSCD

采用腐蚀电位、线性极化、循环动电位极化等电化学方法,研究了氯盐环境下偏高岭土(MK)改性复合胶凝材料砂浆中钢筋的锈蚀状态,分析了不同电化学参数之间的关系。结果表明:在氯盐环境中,当MK掺量不高于MK/水泥总质量的30%时,随MK掺量的增加,复合胶凝材料中钢筋的腐蚀电位增大,锈蚀速率降低,耐点蚀性能增强;复合胶凝材料砂浆中钢筋的腐蚀电流密度与腐蚀电位存在相关关系;循环动电位极化测试的电化学参数可以反映复合胶凝材料砂浆内部钢筋的点蚀破坏程度;MK改善了复合胶凝材料砂浆的孔隙结构,降低了复合胶凝材料砂浆的氯离子扩散系数。复合胶凝材料砂浆延长了钢筋的脱钝化时间和钢筋保护层的预期开裂时间。     

氯盐环境下复合胶凝材料砂浆中钢筋锈蚀状态

采用腐蚀电位、线性极化、循环动电位极化等电化学方法,研究了氯盐环境下偏高岭土(MK)改性复合胶凝材料砂浆中钢筋的锈蚀状态,分析了不同电化学参数之间的关系。结果表明:在氯盐环境中,当MK掺量不高于MK/水泥总质量的30%时,随MK掺量的增加,复合胶凝材料中钢筋的腐蚀电位增大,锈蚀速率降低,耐点蚀性能增强;复合胶凝材料砂浆中钢筋的腐蚀电流密度与腐蚀电位存在相关关系;循环动电位极化测试的电化学参数可以反映复合胶凝材料砂浆内部钢筋的点蚀破坏程度;MK改善了复合胶凝材料砂浆的孔隙结构,降低了复合胶凝材料砂浆的氯离子扩散系数。复合胶凝材料砂浆延长了钢筋的脱钝化时间和钢筋保护层的预期开裂时间。     

水和氯离子在砂浆中的迁移规律

研究了水灰比、氯盐浓度对砂浆中水和氯离子侵入规律的影响和砂浆的微观形貌,通过磨粉滴定的方法测定了氯离子含量,分析了毛细吸盐条件下水和氯离子传输之间的相关性规律。结果表明:氯离子的传输以水为载体,但明显滞后于水的传输,两者非同步;水灰比为0.6砂浆试件中的水侵入深度大约为氯离子侵入深度的2倍,水灰比为0.4试件的水侵入深度是氯离子的1.5倍左右;毛细吸盐7 d后,水灰比为0.6砂浆内部容易形成氯化钠结晶,延缓水迁移;在毛细吸附初始阶段,水渗透深度与氯离子渗透深度之间近似呈现线性相关,随着时间的增长,水分迁移变缓,氯离子在浓度梯度作用下继续向深处扩散;氯盐浓度超过6%后,氯离子侵入量不再随盐浓度的增大而增大。