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不同离子交换体对碳钢在有机涂层下腐蚀行为的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-14  来源:中国模具钢网  浏览次数:557

  材料保护不同离子交换体对碳钢在有机涂层下腐蚀行为的影响bookmark0不同离子交换体对碳钢在有机涂层下腐蚀行为的影响厦门大学化学化工学院(361005)王周成杜荣归胡艳玲林昌健周绍民I丨为探讨在离子选择性涂层中离子交换体的不同对金属腐蚀行为的影响,用动电位扫描极化曲线和电化学交流阻抗技术研究了A3钢表面涂装含不同离子交换体的阴离子选择性和阳离子选择性有机涂层在3 %NaCl溶液中的腐蚀和电化学行为。实验结果表明,同一种涂层中不同离子交换体对碳钢的腐蚀行为有不同影响,可以通过选择具有缓蚀作用的交换离子来改善涂层的防蚀性能。在阴离子选择性涂层中交换离子为Mr型时对碳钢的防蚀性能比交换离子为S4型好,在阳离子选择性涂层中则交换离子为Na+型时比交换离子为匪4+型好。

  I有机涂层;腐蚀行为;A3钢;离子交换体I1TG172. 7 IA文章编号丨100卜1560(2001)10 1前言离子选择性有机涂层是近年来依据金属钝化的双极性新概念I1,在原理和技术上结合钝化膜和有机涂层的特点而发展起来的新型涂层。利用掺杂不同离子交换体可制备出阴离子选择性、阳离子选择性以及由阴、阳离子选择性构成的双极性有机涂层I2.多种电化学方法和表面分析技术的实验结果表明,离子选择性有机涂层的不同结构和组成对金属的腐蚀电化学行为影响很大,双极性和阳离子选择性涂层的防蚀性能较好,而阴离子选择性涂层的防蚀性能较差I3.本文着重探讨在同一类型的离子选择性涂层中,离子交换体的不同对金属腐蚀行为的影响。

  3结果与讨论3.1动电位扫描极化曲线和是碳钢表面涂装含不同离子交换体的阴离子和阳离子选择性涂层在3%NaCl溶液中浸泡16天后的动电位扫描极化曲线,其腐蚀电位、腐蚀电流和极化电阻的数值见表1.2.1材料制备选用经离子交换处理过的sr型和Mr型阴离子交换树脂作为阴离子交换体,磷钼酸铵I(NH4)3PMi220丨和Na+型阳离子交换树脂作为阳离子交换体,按固体分1 10(质量比)与酚醛清漆混合配制成离子选择性涂料。试样为A3钢,加工成圆柱状,经金相砂纸逐级打磨至光亮、无水乙醇除油后,分别涂装阴离子选择性和阳离子选择性涂料,涂层厚度为75~80涂装试样在80C烘干0.h取出在室温下存放备用,工作面积为1.0cm2用环氧树脂封涂非工作面。

  2.2试验方法采用EG;PARCM352腐蚀测试系统测量涂装电极的极化曲线,动电位扫描速度为1mV/s采用EGGPARCM378电化学阻抗测试系统,配合5208锁相分析仪和273恒电位仪在腐蚀电位下测定电化学阻抗谱,频率范围0.01Hz~100kHz激励信号取10mV试验溶液为3%NaCl,以饱和甘汞电极为参比电极,铂片为辅助电极,实验在室温(约25下进行。

  A3钢涂装含不同类型阳离子交换体的酚醛涂层在3%NaCl溶液中的动电位扫描极化曲线表1A3钢涂装含不同离子交换体的酚醛涂层在3%NaCl溶液浸泡16d后的腐蚀数据交换离子由表1可见,在阴离子选择性涂层中,阴离子交换体为Mor型时腐蚀电流比sr型时小1个数量级,而在阳离子选择性涂层中阳离子交换体为NH4+型腐蚀电流比Na+型时大近1个数量级,这表明在同一种类型的离子选择性涂层中,不同离子交换体对碳钢防蚀性能的影响是不一样的。这可以认为是由于不同交换离子对碳钢的腐蚀行为有不同的影响所致。有些离子对碳钢在介质中的腐蚀具有缓蚀作用,当碳钢在涂层破损的情况下发生局部腐蚀时,具有缓蚀性的离子能抑制局部腐蚀的发生或减缓腐蚀,而有些离子则对碳钢的局部腐蚀有促进作用。

  Moot是常用的缓蚀性阴离子14,Robitaille的研宄结果表明51,在钢管冷却水系统中,含10~20mg/L的Mor就能起到有效的缓蚀作用,尤其是在含有高浓度C厂的水质中。而Mhc等人对钢在水和(NH4)S4溶液中腐蚀行为的研宄结果则表明6),NH4+对碳钢具有强腐蚀性,对碳钢的局部腐蚀过程有促进作用。尽管阴离子选择性涂层对金属的保护效果比较差2~3,但可以通过选择具有缓蚀作用的离子交换体来改善其防蚀性能;同样地,虽然阳离子选择性涂层对金属的保护效果比较好,但如果离子交换体选择不当,也可能降低其防蚀性能。

  3.2电化学交流阻抗谱为了进一步说明不同离子交换体对A3钢腐蚀行为的影响,对这4种涂装钢样进行电化学交流阻抗谱测量。

  和分别是碳钢表面涂装上述4种离子选择性涂层在3%NaCl溶液中浸泡16天的电化学交流阻抗Nyquist图。从和可看出,碳钢表面涂装阴离子选择性涂层的Nyquist图呈现Warburg阻抗特征,而涂装阳离子选择性涂层的Nyquist图呈现双容抗弧特征,二者的等效电路见7丨。由各自等效电路经数据拟合计算得到的元件参数值见表2. A3钢涂装含不同类型阴离子交换体的酚醛涂层在3%NaCl溶液中的电化学阻抗谱表2A3钢涂装含不同离子交换体的酚醛涂层在3%NaCl溶液浸泡16天后的交流阻抗参数交换离子从表2可见,在阴离子选择性涂层中阴离子交换体为MoO2型时的涂层电阻比SO4"型时大近1个数量级,而在阳离子选择性涂层中阳离子交换体为NH4+型的涂层电阻比Na+型时小近1个数量级。这表明阴离子选择性涂层中离子交换体为MoOl"型时对碳钢的防蚀性能比SO4"型好,而阳离子选择性涂层中则离子交换体为Na+型时对碳钢的防蚀性能比NH4+型好,这与动电位扫描极化曲线的测量结果相一致。

  4结论在同一种类型的离子选择性涂层中,不同离子交换体对碳钢的腐蚀行为有不同影响,可以通过选择具有缓蚀作用的交换离子来改善涂层的防蚀性能。在阴离子选择性涂层中MoOl"型对碳钢的防蚀性能比SOT型好,在阳离子选择性涂层中Na+型比NH4+型好。

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