專利名稱：：有機漆膜防蝕性能測試方法
技術領域：
：本發明公開了一種鐵基有機漆膜防蝕性能的快速測試方法。
背景技術：
：據有關資料表明，全世界每年由腐蝕造成的鋼鐵損失約相當于鋼鐵產量的10％，腐蝕造成的間接損失更為嚴重。抑制金屬腐蝕，延長其使用壽命是金屬防護技術的重要內涵。在防護措施中，防銹漆占有相當大的比例。防蝕性能好壞的評估國內外采用經典的鹽霧、濕熱箱試驗法。其試驗周期長、設備體積大、評估模糊，一直困擾著國內外金屬腐蝕與防護界。曾有研究報道用絲束電極電化學法可以快速評價涂覆單層漆膜的防蝕性能(靳九成、吳翠蘭、黃桂芳，絲束電極評價漆膜防護性能新方法，96中國材料研討會論文集《生物及環境材料》篇，化學工業出版社，1997，P384)[1]。眾所周知，漆膜大多為多層結構，即使結構設計相同，其防蝕性能還與涂裝工藝有關，這就限制了這種方法在既成漆膜上的應用。本發明采用掃描電極電化學法，能快速評估一切既成漆膜的防蝕性能。
發明內容本發明的目的旨在提供一種可快速評估既成有機漆膜防蝕性能的測試方法。本發明的目的通過下述方式實現的掃描電極在待測漆膜試片上進行間隔掃描取樣，并在測試時浸下的NaCl液滴將掃描電極、液滴下的取樣漆膜小區、對應的金屬基片小區及測試儀連成一腐蝕回路，所測電阻Ri為第i個取樣漆膜小區的極化電阻及漆膜電阻之和；Ri越大，表示該小區漆膜防蝕性能越強；掃描電極在漆膜上間隔掃描測試N次，就可得N個漆膜小區電阻分布；低阻區的小區數少，則漆膜防蝕性優。對于防蝕性能較差的漆膜可直接測試，而對于防蝕性能強、電化學測試不能立即反應的漆膜，為了加快腐蝕介質的滲透過程，縮短測試的響應馳豫時間，在5％NaCl溶液中對漆膜試片進行固定聲強和頻率的超聲加速振動，用濾紙吸干后測試，直至漆膜有電化學響應，所需的超聲時間T用于評價防銹漆膜防蝕性能，超聲時間長者防蝕性能強。超聲測試方法在本發明人所有的專利申請號為200410023171.2中進行說明，其有關內容可結合至本文中參考。若超聲加速振動時間T相同(或不進行超聲加速)時，用取樣小區中發生腐蝕的等效小區數n來評價兩種漆膜防蝕性能優劣，小者為優；所述n＝α1*n1+α2*n2+α3*n3+α4*n4其中n1——N個取樣小區電阻分布在≤104Ω量級的小區數；n2——N個取樣小區電阻分布在105Ω量級的小區數；n3——N個取樣小區電阻分布在106Ω量級的小區數；n4——N個取樣小區電阻分布在107Ω量級的小區數。所述的α為等效腐蝕權重因子，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；所述logR為取樣漆膜小區電阻對數平均值logR‾=Σi=1NlogRi/N]]>其中N為取樣漆膜小區數。σ為N個取樣漆膜小區電阻對數值的均方差σ=Σi=1N(logR1-logR‾)2/(N-1)]]>其中N為取樣漆膜小區數，反映漆膜防蝕性能的離散度或不均勻性，小者為優。所述的N為50-150，較優的選擇為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劣，還與涂裝工藝、厚度有關。即使制備一式幾片漆膜，厚度還會有較大差異，影響測試的重現性。為提高測試的重現性，(a)待測漆膜厚度應均勻，不同位置及不同漆膜間的厚度相對誤差應≤10％。若評價防銹漆本身的防蝕性能優劣，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行測試，取三片的T、n、logR、σ的平均值進行優劣評價。掃描測試電極材料與漆膜基片金屬材料相同。若為方便，其材質的差別要控制在無漆膜時取樣漆膜小區電阻處104Ω量級。掃描測試電極可選銅材。為保證測試筆的互換性，掃描電極材料必須一致。本發明掃描電極電化學法測試原理依現代電化學理論，常溫涂覆防銹漆膜下金屬的腐蝕是一個電化學腐蝕。該腐蝕過程的阻力主要來自極化電阻和漆膜電阻。該過程遇到的阻力越大，金屬的腐蝕速度就越小，即測得的電阻越大，防銹漆膜的防蝕性能越好。由于防銹漆膜各處電化學的不均勻性，可把漆膜/基片金屬劃分為許多小區，在有腐蝕介質條件下，各漆膜小區的基片金屬就相當于一個電極，各電極的極化電阻是不均勻的。低阻區域是防銹漆膜的薄弱環節，最先引起膜下金屬腐蝕，直接控制著漆膜的防蝕性能優劣。通過測試各漆膜小區電阻的分布，可比較不同漆膜的防蝕性能的優劣。本發明可大大縮短有機漆膜的防蝕性能的測評時間(約1～3小時)，使測評速度比國標方法提高兩個數量級，可有效縮短新產品研制及在線測量監控周期，節約人力、物力。附圖為掃描電極電化學法測試電路原理圖。具體實施例方式實施例1鐵紅環氧底漆(HS06-2)在鋼板上(100mm×150mm×2mm)單噴不同厚度漆膜得樣品1#和2#，對兩個樣品漆膜防蝕性能測試。將樣品1#和2#在5％NaCl溶液中對其進行固定聲強和頻率的超聲振動，用濾紙吸干后測試，使漆膜有電化學響應，得超聲時間T。待測漆片樣品1#和2#分別平置于測試臺上，測試筆1相對漆片掃描，等距步進，所述的測試筆1下部為非金屬絕緣材料7，其側邊上設有掃描測試電極3。當測試筆落到漆膜上某點P1取樣時，就在該點浸下5％NaCl液滴2(大小均勻)，將掃描測試電極3、NaCl溶液下的小區漆膜4(取樣漆膜)、對應的金屬基片小區5及測試儀6連通為一腐蝕回路；取樣漆膜下的小區金屬相當于一個電極，在腐蝕介質條件下發生極化，產生極化電阻；回路所測電阻主要為該取樣小區的極化電阻和漆膜電阻之和；其次為溶液電阻；前者一般遠大于后者；所測電阻越大，表示該P1小區的漆膜防蝕性能越強；測試筆相對掃描到漆膜另一點P2，可得P2點的漆膜小區電阻，反映P2處小區漆膜的防蝕能力；測試筆相對漆膜如此步進掃描64次，就可得64個漆膜小區電阻分布；考察漆膜小區電阻在低阻區的分布幾率，可比較不同漆膜防蝕性能的優劣。測試結果與國標測試試驗數據對比見下表鐵紅環氧底漆(HS06-2)單噴不同厚度漆膜防銹性能測試結果(N取64)在相同超聲時間T下，從n判斷2#＞1#漆膜較厚的2#樣防蝕性能優于漆膜較薄的1#樣，是完全合理的。實施例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試對比。因漆膜較薄，此次測試無須進行超聲加速振動。其它步驟同實施例1。1本發明測試方法試驗結果(N取64)<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="813">漆類超聲時間T落在阻值(Ω)量級內的小區數等效腐蝕權重因子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判斷防銹性能優劣次序為醇酸清漆＞聚氨酯漆＞酚醛清漆＞氨基醇酸漆2鹽霧試驗結果鹽霧試驗結果與掃描電極電化學法判斷的優劣次序完全一致。實施例3美國ArvinMeritor公司提供三種漆膜樣現場測試，預先設置三種漆片優劣順序為BLK＞Tan＞DK-GRY。本發明測試方法步驟同實施例1，測試結果如下(N取64)在相同超聲時間T下，從n判斷優劣順序為BLK＞Tan＞DK-GRY與預先設置三種漆片優劣順序完全一致。權利要求1.有機漆膜防蝕性能測試方法，其特征在于掃描電極在待測漆膜試片上進行間隔掃描取樣，并在測試時浸下的NaCl液滴將掃描電極、液滴下的取樣漆膜小區、對應的金屬基片小區及測試儀連成一腐蝕回路，所測電阻Ri為第i個取樣漆膜小區的極化電阻及漆膜電阻之和；Ri越大，表示該小區漆膜防蝕性能越強；掃描電極在漆膜上間隔掃描測試N次，就可得N個漆膜小區電阻分布；低阻區的小區數少，則漆膜防蝕性優。2.根據權利要求1所述的有機漆膜防蝕性能測試方法，其特征在于對于防蝕性能強、電化學測試不能立即反應的漆膜，在3～5％NaCl溶液中對漆膜試片進行固定聲強和頻率的超聲加速振動，用濾紙吸干后測試，直至有電化學響應所需的超聲時間T用于評價有機漆膜防蝕性能，超聲時間長者防蝕性能優。3.根據權利要求1或2所述的有機漆膜防蝕性能測試方法，其特征在于在取相同超聲加速振動時間T，取樣漆膜小區中發生腐蝕的等效小區數n用于比較兩種防銹漆膜的性能，小者為優；所述n＝α1*n1+α2*n2+α3*n3+α4*n4其中n1-N個取樣小區電阻分布在≤104Ω量級的小區數；n2-N個取樣小區電阻分布在105Ω量級的小區數；n3-N個取樣小區電阻分布在106Ω量級的小區數；n4-N個取樣小區電阻分布在107Ω量級的小區數；所述的α為等效腐蝕權重因子，α1＝1α2＝0.8α3＝0.5α4＝0.2。4.根據權利要求3所述的有機漆膜防蝕性能測試方法，其特征在于在T、n相同條件下，比較logR，大者為優；所述logR為N個取樣小區電阻對數平均值logR‾=Σi=1NlogRi/N]]>其中N為每片取樣漆膜小區數。5.根據權利要求4所述的有機漆膜防蝕性能測試方法，其特征在于σ為N個取樣小區電阻對數值的均方差，在T、n、logR相同條件下，比較σ，小者為優。反映漆膜防蝕性能的離散度或不均勻性。σ=Σi=1N(logRi-logR‾)2/(N-1)]]>6.根據權利要求1所述的有機漆膜防蝕性能測試方法，其特征在于NaCl水溶液濃度為3-30％。7.根據權利要求1或4或5所述的有機漆膜防蝕性能測試方法，其特征在于所述的N為50～150。8.根據權利要求1所述的有機漆膜防蝕性能測試方法，其特征在于掃描電極材料與漆膜金屬基片材質的差別要控制在無漆膜時測試回路電阻處于104Ω量級。全文摘要鐵基有機漆膜防蝕性能測試方法，掃描電極在待測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、對應的金屬基片小區及測試儀連成一腐蝕回路，所測電阻為該取樣漆膜小區的極化電阻及漆膜電阻之和；此電阻越大，表示該漆膜小區防蝕性能越強；掃描電極在漆膜上間隔掃描測試N次，就可得N個漆膜小區電阻分布，落在低阻區的小區數少，則漆膜防蝕性優。本發明可大大縮短既成漆膜的防蝕性能的測評時間(約1～3小時)，使測評速度比國標方法提高兩個數量級，可有效縮短新產品研制及在線測量監控周期。文檔編號G01N27/12GK1645098SQ200510031198公開日2005年7月27日申請日期2005年1月27日優先權日2005年1月27日發明者陳迪平,靳九成,王鎮道,黃桂芳,靳浩,朱小莉,吳翠蘭申請人:湖南大學