Электрохимическийметод оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий

Существует ряд электрохимических методов для оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий в лабораторных условиях. Эти методы описаны в гл. 2 и основаны на наложении постоянного тока, что может привести к преждевременному разрушению материала покрытия, а также требует учета омического сопротивления лакокрасочной пленки.

Наибольшее распространение получил импедансный метод оценки защитных свойств как тонкослойных лакокрасочных покрытий, так и систем покрытий [50—52].
Импедансный, или, как его часто называют, емкостно-оми- ческий, метод заключается в измерении емкости и сопротивления окрашенного металла в электролите, изменяющихся под воздействием коррозионной среды.

Метод основан на представлении, что металл с покрытием при погружении в электролит описывается эквивалентной электрической схемой, в которой емкость и сопротивление соединены параллельно, иными словами, в первый момент соприкосновения с электролитом система может рассматриваться как конденсатор с потерями, в котором металл и электролит являются обкладками, а диэлектрической прокладкой — лакокрасочное покрытие.
По мере.: увеличения несплошности покрытия и появления участков с прямой проводимостью электролит достигает поверхности металла, и измеряемая емкость будет определяться суммой электрической и электрохимической составляющих. Электрическая емкость мала по величине и не зависит от частоты, а электрохимическая емкость сильно зависит от частоты и возрастает по величине под воздействием электролита. Сопротивление зависит от частоты переменного тока в том случае, когда покрытие обладает высокими изоляционными свойствами, что характерно для начального момента воздействия электролита на лакокрасочное покрытие и для покрытий с высокими защитными свойствами. Для покрытий с низкими защитными свойствами характерно отсутствие или малая зависимость сопротивления от частоты.
Исходя из этого, за критерий оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий в этом методе принято изменение частотной зависимости емкости и сопротивления окрашенного металла в электролите. Экспериментально было установлено, что измерения составляющих импеданса достаточно проводить при трех частотах: 500, 1000 и 20 000 Гц.
Измерения проводят на мостах переменного тока типа Р-568 (для ингибированных покрытий) [50] и на мосте Р-571 [52] или на установке, собранной из отдельных приборов [51]. В мостах
Рис. 5.1. Электрохимическая ячейка для измерения емкости и сопротивления металла с лакокрасочным покрытием:
I — металл; 2 — покрытие; 3 — уплотнительная замазка; 4 — стеклянный стакан; 5 — электролит; 6 — вспомогательный электрод из платинированной платины


Рис. 5.2. Приспособление для крепления стеклянных стаканов на окрашенном металле:
I — брусок из органического стекла; 2— два слоя химически стойкой резины; 5 —образец; 4 — подставка из текстолита или органического стекла; 5-—gt;полые стеклянные цп« линдры; 6 — шпилька длиной 90 мм


и на установках используется наложение переменного тока с низким напряжением (100 мВ), не оказывающее влияния на ¦свойства покрытия.

Измерения могут проводиться на образцах для ускоренных испытаний в виде пластин. Для проведения измерений применяют стеклянные полые трубки диаметром 25 мм и высотой 40 мм, наклеиваемые на образец. Образующаяся таким образом ячейка схематично представлена на рис. 5.1. В качестве вспомогательного электрода используется платинированная платина. При испытаниях в газовых средах для оценки защитных свойств этим методом используется специальное приспособление, позволяющее в момент измерения укреплять полые стеклянные цилиндры на окрашенных образцах. Схема такого приспособления показана на рис. 5.2. Рабочими поверхностями в этом случае являются участки поверхности на дне стеклянных сосудов. Для простоты расчетов целесообразно использовать стаканы с таким диаметром, чтобы образовывался электрод с поверхностью, кратной I см2.
Вспомогательный электрод опускается в электролит, налитый в стаканы на % его высоты; при этом электрод не должен касаться окрашенной поверхности. К измерительной установке или мосту ячейка подключается двумя контактами: вспомогательным электродом и участком образца с удаленным покрытием.
После того как в стаканы налит электролит, система должна быть выдержана перед измерениями в течение 0,5—I ч.
Продолжительность испытаний, устанавливается исследователем в зависимости от вида покрытия и условий испытания. Обычно первые результаты можно уже получить через 10— 15 сут, ранее чем появились видимые изменения покрытия.
Если в мостах или установке емкость С и сопротивление R соединены последовательно, то полученные результаты необхо-

Рис. 5.3. Зависимость сопротивления покрытий R от частоты переменного тока f (толщина покрытия 50—55 мкм):
I2 слоя грунта              АК-070+3 слоя эмали ХВ-16; 2— 5 слоев              грунта              АК-070+1              слой эмали
ХВ-16; 3— I слой              грунта АК-070+2 слоя эмали ХВ-16;
I—3 — в начальный момент; Г—3' — после испытания в 3%-ном растворе NaCl


Рис. 5.4. Зависимость емкости покрытия (толщина 50—55 мкм) от частоты переменного тока;
Jf-2 слоя грунта              АК-070+3 слоя эмали ХВ-16; 2 — 5 слоев              грунта              АК-070+1              слой эмали
ХВ-16; 3 — 1 слой              грунта АК-070+2 слоя эмали ХВ-16;
3 — в начальный момент; I'—3' — после испытания в 3%-ном растворе NaCl
димо пересчитать по формулам

где Сизм емкость, отнесенная к единице поверхности; f — частота переменного тока; H
изм сопротивление при данной частоте тока, отнесенное к единице поверхности.
Защитную способность покрытий оценивают по характеру зависимости составляющих импеданса от частоты переменного тока, графически представляемой в координатах Igi?-—Igf; C-Ig/.
Для примера приведем полученные этим методом зависимости при испытании систем покрытий при погружении в 3%-ный раствор хлорида натрия {рис. 5.3 и 5.4). Как видно из рисунков, сопротивление и емкость покрытия из двух слоев грунтовки и трех слоев эмали (кривые I) мало изменяются под влиянием коррозионной среды, следовательно, это наиболее стойкая из изученных систем. У системы из пяти слоев грунтовки и одного слоя эмали (кривые 2) после испытания появляется площадка на кривой, выражающей зависимость сопротивления от частоты переменного тока (рис. 5.3, кривая 2'). Проявляется и слабая зависимость емкости от частоты (рис. 5.4, кривая 2 ). Следовательно, эта система обладает худшими защитными свойствами, чем система из двух слоев грунтовки и трех слоев эмали.
Самыми слабыми защитными свойствами из изученных обладает система из двух слоев грунтовки и одного слоя эмали (обозначена цифрой 3). У этой системы сопротивление после испытания снизилось на два порядка и уже не
зависит от частоты (рис. 5.3, кривая 3'), а емкость, включающая в себя электрохимическую емкость, возросла по величине и сильно зависит от частоты (рис. 5.4, кривая 3').
Для сопоставимости получаемых результатов необходимо измеренные значения сопротивления и емкости относить к единице поверхности, для чего сопротивление умножается, а емкость делится на площадь и выражаются соответственно в Ом-см2 и мкФ/см2. Необходимо также указывать, для какой толщины покрытия получены приводимые данные.
Допускается сравнивать величины сопротивления и емкости для образцов с различными покрытиями, не приводя к единице поверхности, но в этом случае следует указывать размеры площади, на которой проводились измерения.
Преимуществом этого метода оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий является то, что он позволяет получить объективные данные о защитных свойствах покрытий и их изменении под влиянием коррозионной среды задолго до появления видимых коррозионных поражений.
Конечной целью всех ускоренных испытаний является не только получение сравнительных данных, но и прогнозирование коррозионной стойкости и защитной способности покрытий на длительный срок.
В работах [53, 54] предпринята попытка долгосрочного прогноза коррозионных потерь металла под лакокрасочным покрытием. Расчет производится с помощью физико-математической модели, в основу которой положено предположение, что скорость коррозии под покрытием пропорциональна доле активной части поверхности, не занятой адгезионными связями и продуктами коррозии. Расчетные данные были сопоставлены с экспериментальными, полученными на коррозионных станциях за период около 4 лет; расхождение составило 20%.
Окончательный вывод о пригодности описанного метода можно сделать лишь после более широкой проверки его для различных систем покрытий.

Еще по теме Электрохимическийметод оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий:

1. Глава 5 МЕТОДЫ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
2. Комплексная оценка декоративных и защитных свойств покрытий
3. Глава 6 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
4. Влияние концентрации пигмента на защитные свойства грунтовочных покрытий
5. Глава 7 ПРОНИЦАЕМОСТЬ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИ
6. Глава 9 ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ В ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЯХ
7. Раздел Ill ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ ЛАКОКРАСОЧНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
8. Глава 10 ПРИМЕНЕНИЕ ИНГИБИРОВАННЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
9. Розенфельд И. Jl., Рубинштейн Ф. И., Жигалова К. А.. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями., 1987
10. Раздел U ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ В НЕЙТРАЛЬНЫХ АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ
11. Электрокннетнческне свойства и электроосмотнческнй перенос воды через покрытия
12. КОНТРОЛЬ СВОЙСТВ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, СМЕСЕЙ И ПОКРЫТИЙ
13. Занятие 7.22 ОЦЕНКА СВОЙСТВ ГОВОРЯЩЕГО С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА СЕМАНТИЧЕСКОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛА
14. 3.3. Статистические свойства МНК-оценок Оценка дисперсии ошибок а2. Распределение s2
15. Занятие 7.18 ОЦЕНКА СВОЙСТВ СЛУХОВОГО ВНИМАНИЯ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДИКИ «ПЕРЕПУТАННЫЕ ИНСТРУКЦИИ»
16. Занятие 7.20 ОЦЕНКА СВОЙСТВ ГОВОРЯЩЕГО С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА «КАРТА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЧИ»
17. ПОЛУНИНА Ольга Анатольевна. РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ХЛЕБА С СЕРЕБРЯНЫМ НАНОБИОКОМПОЗИТОМ / Новосибирск, 2007
18. Лакокрасочные материалы на основе различных пленкообразующих
19. Защитные барьеры
20. ПРИМЕНЕНИЕ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ