富鎳導(dǎo)電涂層在模擬鹽堿地土壤溶液中的耐蝕性

張心華，張兵，邵玉佩，聶凱斌，華雙靜，廖強(qiáng)強(qiáng)*，陳亞瓊，閆愛(ài)軍

（1.上海電力學(xué)院電力材料防護(hù)與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090；2.國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院，陜西 西安 710054；3.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230601；4.上海錦拓化工有限公司，上海 201716）

富鎳導(dǎo)電涂層在模擬鹽堿地土壤溶液中的耐蝕性

張心華1,3，張兵2，邵玉佩1，聶凱斌1，華雙靜1，廖強(qiáng)強(qiáng)1,*，陳亞瓊4，閆愛(ài)軍2

（1.上海電力學(xué)院電力材料防護(hù)與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090；2.國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院，陜西 西安 710054；3.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230601；4.上海錦拓化工有限公司，上海 201716）

在高黏度的丙烯酸樹(shù)脂中加入鎳粉、消泡劑及其他助劑制備出具有導(dǎo)電功能的防腐涂料并涂覆在作為接地材料的碳鋼上。通過(guò)測(cè)試涂層的表面接觸電阻來(lái)表征涂層的導(dǎo)電性。用電化學(xué)阻抗譜研究了含不同鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的導(dǎo)電涂層在模擬輕度、中度、重度鹽堿地土壤溶液中的耐蝕性，并用光學(xué)顯微鏡觀察了浸泡61 d后涂層的表面形貌。結(jié)果表明，鎳粉用量越多，涂層導(dǎo)電性越好。在不同鹽堿地溶液中，隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，涂層阻抗都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)；而隨模擬溶液中鹽分濃度增加，涂層的阻抗下降。鎳粉含量大，涂層的阻抗反而小，表面腐蝕嚴(yán)重，耐蝕性更差。

碳鋼；接地材料；丙烯酸樹(shù)脂；鎳粉；導(dǎo)電涂料；鹽堿地；耐蝕性；導(dǎo)電性

First-author’s address:Shanghai Key Laboratory of Materials Protection and Advanced Materials in Electric Power, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China

接地網(wǎng)在變電站中起著防雷接地、工作接地、泄流均壓等作用，是確保電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備安全運(yùn)行及相關(guān)人員人身安全的重要措施[1]。在我國(guó)，每年因接地網(wǎng)腐蝕引起的電力系統(tǒng)事故時(shí)有發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。接地裝置的主要部分均埋于地下，因此土壤腐蝕最關(guān)鍵[2-3]。鹽分隨土壤水分運(yùn)移，一般隨其蒸發(fā)損失，鹽分累積在土壤表層，形成所謂的積鹽類型鹽堿土[4]。土壤鹽堿化是世界性的問(wèn)題[5-6]，我國(guó)鹽漬化面積約為1億hm2，約占全球鹽堿地面積的10%[7]，分布范圍從青藏高原到東部沿海，從黑龍江到海南島，地跨東北、西北、黃河上中游、黃淮海平原和濱海五大區(qū)域[4]。鹽堿地根據(jù)含鹽量的多少可分為輕度、中度和重度。輕度鹽堿地的含鹽量在3‰以下，重度鹽堿地的含鹽量超過(guò)6‰，含鹽量在3‰ ～ 6‰之間的稱為中度鹽堿地。

我國(guó)常用的接地電極材料主要有鍍鋅鋼和碳鋼，實(shí)踐表明[8]這兩種材料易被土壤腐蝕，存在腐蝕速率快、開(kāi)挖修復(fù)周期短、可靠性差、難以達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命等問(wèn)題，正逐步被其他材料所替代。純銅耐土壤腐蝕性能優(yōu)良，直接采用純銅作為接地體材料或加大接地體截面，雖然可以大大延長(zhǎng)接地網(wǎng)的使用壽命，但成本過(guò)高，且銅腐蝕后形成的銅離子會(huì)對(duì)土壤和地下水造成重金屬污染。兼具耐蝕性和導(dǎo)電功能的涂料為接地材料的腐蝕問(wèn)題提供了新的解決途徑[9-10]。

目前國(guó)內(nèi)外研究較多的導(dǎo)電涂料有銀系、銅系、鎳系、炭系等[11-13]。鎳系導(dǎo)電填料由于價(jià)格適中，導(dǎo)電效果較好，化學(xué)穩(wěn)定性好，屏蔽效果優(yōu)良，已被應(yīng)用于電磁屏蔽等很多領(lǐng)域[14]。導(dǎo)電涂料中的樹(shù)脂常用丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯，其中以鎳/丙烯酸樹(shù)脂體系最為常用[15-18]。而水溶型導(dǎo)電涂料在使用過(guò)程中對(duì)人體和環(huán)境造成的破壞較小。隨國(guó)際上對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源的呼聲日益高漲，發(fā)展水溶型導(dǎo)電涂料已是大勢(shì)所趨。

本文在高黏度的丙烯酸樹(shù)脂中，加入分散劑、消泡劑、增稠劑和鎳粉等，制備出水溶型防腐導(dǎo)電涂料。研究了涂層在模擬鹽堿地土壤溶液中的耐蝕性，為外涂防腐導(dǎo)電涂層的接地極材料Q235鋼在鹽堿地土壤中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1. 1 模擬鹽堿地土壤溶液的配制

根據(jù)文獻(xiàn)[19-21]可知天津、新疆、寧夏鹽堿地的含鹽量和主要離子含量如表1所示，可分別代表輕度、中度、重度鹽堿地。參考表1配制了不同程度的鹽堿地土壤模擬溶液。土樣取自地下1 m深處無(wú)異物的土壤，在烘箱中105 °C下烘干8 h，粉碎后過(guò)20目篩，與模擬溶液以1∶1的質(zhì)量比混合。

表1 不同地區(qū)鹽堿地土壤的pH及主要離子含量Table 1 Main components and pH of saline-alkali soils from different places

1. 2 水性富鎳導(dǎo)電防腐涂料的制備

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.0%的丙烯酸樹(shù)脂、5.0%乙二醇丁醚、8.5%硫酸鋇、8.5%鍶鉻黃、3.0%黑色漿、0.4%銨鹽類分散劑、0.4%聚硅氧烷類消泡劑、0.5%聚氨酯類增稠劑、0.4%非離子或陰離子型潤(rùn)濕劑、1.6%醇胺類pH調(diào)節(jié)劑、0.5%其他特殊助劑和26.2%去離子水混合均勻，再添加不同量的鎳粉(250目)，用攪拌機(jī)以4 000 r/min攪拌30 min左右。鎳粉分散越均勻，涂料的導(dǎo)電性就越好。攪拌時(shí)加入玻璃珠，控制鎳粉漿料的細(xì)度在20 μm以下，結(jié)束后用過(guò)濾網(wǎng)布把玻璃珠過(guò)濾出來(lái)。制得鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)占涂料體系分別為10.0%、20.0%、30.0%和40.0%的導(dǎo)電防腐涂料。

1. 3 涂層制備

通過(guò)靜電噴涂工藝把涂料均勻涂覆到電極表面，在自然條件下晾10 min，然后放入50 °C烘箱中烘干30 min左右，最后放入80 °C烘箱中烘干2 h左右。

1. 4 涂層表征與性能測(cè)試

1. 4. 1 膜厚

用德國(guó)Elektro-Physik公司的MINITEST 2100高精度涂鍍層測(cè)厚儀測(cè)量膜厚。由于碳鋼太薄(0.5 mm左右)，測(cè)量誤差較大，在碳鋼背面襯以厚鐵板進(jìn)行調(diào)零、校準(zhǔn)和測(cè)試。測(cè)量距離試板邊緣1 cm以外的20個(gè)點(diǎn)，去掉最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，取剩余18個(gè)點(diǎn)的平均值。經(jīng)測(cè)試，本文所有涂層厚度為40 ～ 42 μm。

1. 4. 2 附著力

按 GB/T 9286-1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》測(cè)定[22]。所有涂層的網(wǎng)格劃線邊緣光滑，在劃線的邊緣及交叉點(diǎn)處均無(wú)油漆脫落，判為5B，附著力較好。

1. 4. 3 導(dǎo)電性

經(jīng)涂料保護(hù)的接地極通過(guò)涂層與腐蝕介質(zhì)接觸，通過(guò)表面接觸電阻來(lái)表征其導(dǎo)電性。采用VICTOR VC830L型數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量導(dǎo)電涂層的表面接觸電阻。將兩面涂有導(dǎo)電涂料的Q235碳鋼片(5.0 cm × 2.5 cm)兩兩十字交叉，上下自然放置接觸，接觸面積A為2.5 cm × 2.5 cm，用精度0.01 ?的數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)出平均接觸電阻R(雙面)，每面電阻為R/2，計(jì)算單位面積接觸電阻為R/(2A)。

1. 4. 4 耐蝕性

1. 4. 4. 1 電化學(xué)分析

采用美國(guó)阿美特克有限公司的2273型電化學(xué)工作站。腐蝕介質(zhì)為所制模擬輕度、中度、重度鹽堿地土壤溶液。采用三電極體系，工作電極為Q235鋼(2.5 cm2)，輔助電極為鉑電極，參比電極為飽和甘汞電極(SCE)。電化學(xué)阻抗譜測(cè)量頻率為0.05 ～ 100 000.00 Hz，交流激勵(lì)信號(hào)峰值為5 mV，在(25 ± 5) °C下測(cè)試。

1. 4. 4. 2 浸泡試驗(yàn)

將涂覆有不同鎳含量導(dǎo)電涂層的電極在不同土壤溶液中浸泡61 d后取出，用日本日立公司的S-View SXY M-30型光學(xué)顯微鏡觀察其表面形貌。

2 結(jié)果與討論

2. 1 涂層的導(dǎo)電性

圖1為導(dǎo)電涂層的表面接觸電阻與鎳粉含量的關(guān)系。由圖1可知，當(dāng)鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜10.0%時(shí)，涂層的表面接觸電阻很大，幾乎處于絕緣狀態(tài)。這是由于導(dǎo)電填料粒子相互獨(dú)立分布，很難形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0%時(shí)，涂層的表面電阻為0.225 ?/cm2；當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大到15.0%時(shí)，表面電阻減小很多；繼續(xù)增加鎳粉含量，表面電阻下降幅度逐漸減緩。研究表明，添加型導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電原理主要有“滲流作用”和“隧道效應(yīng)”[17]。量子力學(xué)的“隧道效應(yīng)”認(rèn)為導(dǎo)電粒子間的非導(dǎo)電層距離很小(≤10 nm)時(shí)，電子在電場(chǎng)作用下可越過(guò)勢(shì)壘流動(dòng)。

圖1 導(dǎo)電涂層的表面接觸電阻與鎳粉含量的關(guān)系Figure 1 Relationship between surface contact resistance of the conductive coating and its nickel powder content

滲流作用理論[23-24]認(rèn)為出現(xiàn)這一現(xiàn)象是由于隨鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鎳粉粒子形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的幾率增大，粒子的間隙越小，這時(shí)加入少量填料即可把原來(lái)間距不算很大、又不連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)橋接起來(lái)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得以溝通，涂層的導(dǎo)電性急劇增強(qiáng)。超過(guò)滲透閾值(以鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的特征值表示)后，再加入的導(dǎo)電粒子主要參與已經(jīng)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)形成新的導(dǎo)電通道的貢獻(xiàn)明顯減小[24]。因此，當(dāng)鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 15.0%以后，涂層表面電阻的減小較為平緩。

2. 2 涂層體系的電化學(xué)研究

2. 2. 1 涂層的耐蝕性

圖2給出了鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.0%的涂層浸泡在輕度鹽堿地溶液中的電化學(xué)阻抗譜圖。從圖2a可見(jiàn)，阻抗譜圖均呈現(xiàn)為一個(gè)壓扁的半圓，圓中心在實(shí)軸以下。半圓與Z軸上的弦長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于涂層電極的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct，Rct越大，阻抗弧半徑越大，涂層的耐蝕性越好[25]。在電極浸泡初期，隨時(shí)間延長(zhǎng)，阻抗弧半徑增大，涂層的耐蝕能力增強(qiáng)。這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液通過(guò)涂層缺陷滲透到涂層內(nèi)部，樹(shù)脂水解，被包覆的顏填料脫落而堵塞通道，加之滲透到涂層/金屬界面處的少量電解質(zhì)與基體發(fā)生反應(yīng)，生成的腐蝕產(chǎn)物的堵塞作用[26-27]阻礙了金屬界面與外界電解液的物質(zhì)交換，對(duì)金屬基體起到了一定的保護(hù)作用，涂層阻抗有所提高[28]。隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，阻抗弧在最大值附近維持一段時(shí)間，這是電解質(zhì)的滲透和涂料中顏填料與腐蝕產(chǎn)物對(duì)通道的堵塞間相互制衡的結(jié)果[27]。

圖2 鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的涂層在模擬輕度鹽堿地溶液中浸泡不同時(shí)間的電化學(xué)阻抗譜圖Figure 2 EIS plots of the conductive coatings with 20wt% of nickel powder immersed in simulated mild saline-alkali soil solution for different time

進(jìn)一步延長(zhǎng)浸泡時(shí)間，阻抗弧逐漸降低，涂層的耐蝕能力下降。這是由于隨反應(yīng)進(jìn)行，涂層水解程度加大，供電解質(zhì)溶液擴(kuò)散的通道加寬、變深，涂層吸水量明顯增加，基體表面附著的腐蝕產(chǎn)物變得疏松[29]，因重力等原因脫落，顏填料粒子不能起到堵塞作用，涂層阻擋介質(zhì)滲透的能力逐漸減弱，電解質(zhì)溶液不斷滲入到涂層與金屬界面，加劇基體腐蝕程度，涂層阻抗降低[30]。

從圖2b可見(jiàn)，隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，涂層的阻抗逐漸下降；從圖2c可見(jiàn)，隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，涂層的相位角逐漸減小。這是由于電解質(zhì)溶液不斷深入到涂層內(nèi)部，造成涂層的耐蝕性下降。

圖3是未涂覆導(dǎo)電涂層的碳鋼電極浸泡在輕度鹽堿地溶液中的Nyquist圖與Bode圖。對(duì)比圖3與圖2可見(jiàn)，涂覆涂層的碳鋼電極的阻抗弧半徑大于未涂覆涂層的碳鋼電極的阻抗弧半徑，且在高頻區(qū)域(100 kHz附近)，涂覆涂層的碳鋼電極的相位角大于未涂覆涂層的碳鋼電極的相位角。這說(shuō)明在相同的浸泡周期里，腐蝕介質(zhì)更易腐蝕裸露的碳鋼，而涂層對(duì)電極有較好的保護(hù)作用。

圖3 碳鋼在模擬輕度鹽堿地土壤溶液中浸泡不同時(shí)間的EIS譜圖Figure 3 EIS plots of carbon steel immersed in simulated mild saline-alkali soil solution for different time

2. 2. 2 不同鎳粉含量的涂層的耐蝕性

一般可用頻率f = 0.05 Hz時(shí)的阻抗模值|Z|0.05Hz相對(duì)地比較涂層耐蝕性的大小，|Z|0.05Hz越大，涂層的耐蝕性越好[26,31]。圖4為不同鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的涂層在3種模擬鹽堿地土壤溶液中|Z|0.05Hz隨浸泡時(shí)間的變化。從圖4可知，鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.0%的涂層的|Z|0.05Hz小于鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.0%的涂層的|Z|0.05Hz；且隨溶液中離子濃度增加，涂層的|Z|0.05Hz減小。鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.0%的涂層，在輕度鹽堿地土壤溶液中的|Z|0.05Hz在6 000 k?·cm2左右維持30 d；在中度鹽堿地土壤溶液中的|Z|0.05Hz在5 000 k?·cm2左右維持10 d，然后在3 000 k?·cm2左右維持20 d；在重度鹽堿地土壤溶液中的|Z|0.05Hz在4 000 k?·cm2左右維持7 d后迅速減小。鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的涂層，在輕度鹽堿地土壤溶液中的|Z|0.05Hz在3 000 k?·cm2左右維持30 d；在中度鹽堿地土壤溶液中的|Z|0.05Hz在2 800 k?·cm2左右維持7 d；在重度鹽堿地土壤溶液中的|Z|0.05Hz在200 k?·cm2左右維持15 d后迅速減小。因此，鎳粉含量高時(shí)，涂層的耐蝕性反而低。

土壤所含離子的類型和數(shù)量是影響其腐蝕性的重要因素，多數(shù)試驗(yàn)結(jié)果支持Cl-在各類離子中影響最為顯著[32-34]。隨土壤鹽堿化程度加重，Cl-含量增多，介質(zhì)的腐蝕性增強(qiáng)，且更易滲入涂層內(nèi)部，涂層的腐蝕更嚴(yán)重；鎳粉的含量越多，有機(jī)層越薄，涂層的屏蔽作用越差，電解質(zhì)溶液越易滲入，耐蝕性下降[35]。

圖5為裸露的碳鋼電極在不同模擬鹽堿地土壤溶液中的|Z|0.05Hz隨浸泡時(shí)間的變化。對(duì)比圖4與圖5可知，涂覆涂層的電極的阻抗模值遠(yuǎn)大于裸露電極的阻抗模值，說(shuō)明涂層對(duì)電極有較好的保護(hù)作用。

圖4 在不同含鹽量的模擬鹽堿地土壤溶液中浸泡不同時(shí)間后，不同鎳粉含量的導(dǎo)電涂層的|Z|0.05Hz的變化Figure 4 |Z|0.05Hzvalues of the conductive coatings with different contents of nickel powder after immersion in simulated saline-alkali soil solutions with different salt concentrations for different time

圖5 碳鋼在不同含鹽量的模擬鹽堿地土壤溶液中的|Z|0.05Hz隨浸泡時(shí)間的變化Figure 5 |Z|0.05Hzof carbon steel as a function of the time of immersion in simulated saline-alkali soil solutions with different salt concentrations

2. 3 表面形貌分析

將涂覆有不同鎳含量的涂層的電極置于3種模擬土壤溶液中浸泡61 d后取出，用光學(xué)顯微鏡觀察其表面形貌，如圖6所示。鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.0%的涂層，在輕度鹽堿地土壤溶液中幾乎沒(méi)有變化(圖6a)；在中度鹽堿地土壤溶液中，腐蝕介質(zhì)通過(guò)滲透擴(kuò)散浸入到涂層和碳鋼的界面，并在界面處發(fā)生腐蝕反應(yīng)，表面出現(xiàn)了少量可見(jiàn)鼓泡(圖6b)；在重度鹽堿地土壤溶液中，表面出現(xiàn)了大量的可見(jiàn)鼓泡(圖6c)。鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.0%的涂層，在輕度鹽堿地土壤溶液中，表面有少量可見(jiàn)鼓泡(圖6d)；在中度鹽堿地土壤溶液中，表面有較多的可見(jiàn)鼓泡(圖6e)；在重度鹽堿地土壤溶液中，表面出現(xiàn)較大的鼓泡和比較寬的裂縫(圖6f)。這表明在鹽堿地溶液中，鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.0%時(shí)，所得涂層的耐蝕性比20.0%時(shí)差；模擬溶液中離子濃度越大，涂層表面出現(xiàn)的鼓泡越多，耐蝕性越差。這映證了電化學(xué)方法得出的結(jié)論。

圖6 不同鎳含量的導(dǎo)電涂層在不同含鹽量的模擬土壤溶液中浸泡61 d后的表面形貌Figure 6 Surface morphologies of the conductive coatings with different nickel powder contents after immersing in the simulated soil solutions with different salt concentrations for 61 days編者注：圖6原為彩色，請(qǐng)見(jiàn)C1頁(yè)。

3 結(jié)論

(1) 用高黏度的丙烯酸樹(shù)脂與鎳粉等制備了水溶型防腐導(dǎo)電涂料，鎳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，所得涂層的導(dǎo)電性越好。

(2) 不同鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的導(dǎo)電涂層，在輕度、中度和重度 3種模擬鹽堿地溶液中，隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，其腐蝕先減緩后加劇。

(3) 隨模擬鹽堿地溶液中離子濃度增加，涂層的耐蝕性下降。

(4) 鎳粉用量多，涂層的耐蝕性反而差。鎳粉含量為 20.0%時(shí)，涂層既有較好的導(dǎo)電性，又能較好地保護(hù)底材，具有較強(qiáng)的耐蝕性。

[1] LIM S C, GOMES C, KADIR M Z A A. Electrical earthing in troubled environment [J]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2013, 47: 117-128.

[2] 李景祿, 胡毅, 劉春生. 實(shí)用電力接地技術(shù)[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2002.

[3] 楊道武, 李景祿. 發(fā)電廠變電所接地裝置的腐蝕及防腐措施[J]. 電瓷避雷器, 2004 (2): 43-46.

[4] 肖克飚. 寧夏銀北地區(qū)耐鹽植物改良鹽堿土機(jī)理及試驗(yàn)研究[D]. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2013.

[5] 張永宏, 吳秀梅, 班乃榮, 等. 鹽堿地的生物修復(fù)研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊, 2009 (7): 99-101.

[6] WANG H W, FAN Y H, TIYIP T. The research of soil salinization human impact based on remote sensing classification in oasis irrigation area [J]. Procedia Environmental Sciences, 2011, 10 (Part C): 2399-2405.

[7] 申晨. 天津開(kāi)發(fā)區(qū)西區(qū)綠地系統(tǒng)景觀優(yōu)化的基礎(chǔ)研究[D]. 天津: 天津大學(xué), 2012.

[8] 李月強(qiáng). 常用接地電極材料的腐蝕行為研究[D]. 北京: 北京科技大學(xué), 2009.

[9] 楊道武, 朱志平, 李景祿. 用導(dǎo)電涂料與陰極保護(hù)聯(lián)合防止接地網(wǎng)腐蝕[J]. 電瓷避雷器, 2005 (1): 44-46.

[10] TANSU? G, TüKEN T, ?ZYILMAZ A T, et al. Mild steel protection with epoxy top coated polypyrrole and polyaniline in 3.5% NaCl [J]. Current Applied Physics, 2007, 7 (4): 440-445.

[11] 余鳳斌, 陳瑩. 鍍銀銅粉導(dǎo)電涂料的制備及性能[J]. 電鍍與涂飾, 2012, 31 (9): 63-65.

[12] 梁永純, 杜春蘋(píng), 王偉, 等. 導(dǎo)電涂料研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J]. 廣東電力, 2012, 25 (3): 1-4, 30.

[13] XU X R, LUO X J, ZHUANG H R, et al. Electroless silver coating on fine copper powder and its effects on oxidation resistance [J]. Materials Letters, 2003, 57 (24/25): 3987-3991.

[14] 李哲男, 董星龍, 王威娜. 銅系導(dǎo)電涂料中納米銅粉抗氧化問(wèn)題的研究[J]. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 42 (增刊2): 220-224.

[15] 王懷群. 電子焊接用低溫硬化型導(dǎo)電涂料的開(kāi)發(fā)[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2013, 13 (16): 4676-4681.

[16] 劉海清, 田英良, 毛倩瑾, 等. 鎳基導(dǎo)電涂料微波反射性能研究[J]. 電鍍與涂飾, 2011, 30 (4): 71-73.

[17] 張松, 潘曉艷, 李永, 等. 水性鎳系電磁屏蔽涂料導(dǎo)電與屏蔽效能研究[J]. 兵器材料科學(xué)與工程, 2009, 32 (3): 62-64.

[18] 張心華, 閆愛(ài)軍, 聶凱斌, 等. 富鎳導(dǎo)電涂層耐腐蝕性能研究[J]. 涂料工業(yè), 2015, 45 (3): 1-6.

[19] 竇超銀, 康躍虎. 地下水淺埋區(qū)重度鹽堿地不同滴灌種植年限土壤鹽分分布特征[J]. 土壤, 2010, 42 (4): 630-638.

[20] 羅廷彬, 任崴, 李彥, 等. 咸水灌溉條件下干旱區(qū)鹽漬土壤鹽分變化研究[J]. 土壤, 2006, 38 (2): 166-170.

[21] KAHLOWN M A, AZAM M. Effect of saline drainage effluent on soil health and crop yield [J]. Agricultural Water Management, 2003, 62 (2): 127-138.

[22] 官仕龍. 涂料化學(xué)與工藝學(xué)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2013.

[23] KAMARAJ K, KARPAKAM V, AZIM S S, et al. Electropolymerised polyaniline films as effective replacement of carcinogenic chromate treatments for corrosion protection of aluminium alloys [J]. Synthetic Metals, 2012, 162 (5/6): 536-542.

[24] 林靜, 劉麗敏, 李長(zhǎng)江. 炭黑-醇酸樹(shù)脂系導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電性能[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 1997, 24 (3): 85-88.

[25] NAVARCHIAN A H, JOULAZADEH M, KARIMI F. Investigation of corrosion protection performance of epoxy coatings modified by polyaniline/clay nanocomposites on steel surfaces [J]. Progress in Organic Coatings, 2014, 77 (2): 347-353.

[26] ZHOU X W, SHEN Y F. A novel method designed for electrodeposition of nanocrystalline Ni coating and its corrosion behaviors in Hank’s solution [J]. Applied Surface Science, 2015, 324: 677-690.

[27] 屈帥. 幾種有機(jī)涂層在干濕循環(huán)環(huán)境下劣化過(guò)程的電化學(xué)阻抗研究[D]. 北京: 北京化工大學(xué), 2012.

[28] 劉杰, 李相波, 王佳. 在模擬深海高壓環(huán)境中人工破損涂層的電化學(xué)阻抗譜響應(yīng)特征[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù), 2010, 22 (4): 333-337.

[29] TIENTONG J, AHMAD Y H, NAR M, et al. Improved mechanical and corrosion properties of nickel composite coatings by incorporation of layered silicates [J]. Materials Chemistry and Physics, 2014, 145 (1/2): 44-50.

[30] 馬吉康, 李敏, 方健君. 不同腐蝕試驗(yàn)的電化學(xué)阻抗譜評(píng)價(jià)[J]. 涂料工業(yè), 2010, 40 (2): 73-76.

[31] GE H H, ZHOU G D, LIAO Q Q, et al. A study of anti-corrosion behavior of octadecylamine-treated iron samples [J]. Applied Surface Science, 2000, 156 (1/4): 39-46.

[32] 王凱全, 張弛. 埋地鋼質(zhì)管道土壤腐蝕因子分析[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn), 2009, 28 (6): 52-55.

[33] 趙茜, 徐士祺. 土壤中各類離子對(duì)X80埋地管道鋼腐蝕行為研究[J]. 遼寧化工, 2013, 42 (8): 916-918.

[34] 杜新燕, 秦風(fēng), 黃淑菊, 等. 氯離子濃度對(duì)土壤腐蝕速率的影響[J]. 廣東化工, 2011, 38 (9): 41-42, 88.

[35] RADHAKRISHNAN S, SIJU C R, MAHANTA D, et al. Conducting polyaniline-nano-TiO2composites for smart corrosion resistant coatings [J]. Electrochimica Acta, 2009, 54 (4): 1249-1254.

[ 編輯：杜娟娟 ]

Anticorrosive performance of nickel-rich conductive coatings in simulated saline-alkali soil solution

ZHANG Xin-hua, ZHANG Bing, SHAO Yu-pei, NIE Kai-bin, HUA Shuang-jing, LIAO Qiang-qiang*, CHEN Ya-qiong, YAN Ai-jun

A conductive and anticorrosive coating was prepared by adding nickel powder, defoamer, and other additives to high-viscosity acrylic resin, and then applied on the carbon steel used as ground grid material. The electrical conductivity of the coating is characterized by testing their surface contact resistance. The anticorrosion performance of the coatings with different nickel powder contents in the simulated mild, moderate, and severe saline-alkali soil solutions was analyzed by electrochemical impedance spectroscopy, and their surface morphologies were observed by optical microscope after immersion for 61 days. The results indicated that a rise of nickel powder content may increase in the electrical conductivity of the coating. The impedance of the coating is increased initially and then gradually decreased with the extending of immersion time in different saline-alkali soil solutions. The impedance of the coating is decreased with increasing salt concentration in the simulated saline-alkali solution. The more the nickel powder content is, the worse the corrosion resistance of coating will be, as shown by the lower impedance and more serious surface corrosion.

carbon steel; ground grid material; acrylic resin; nickel powder; conductive coating; saline-alkali soil; corrosion resistance; electrical conductivity

TQ630; TQ637.1

A

1004 - 227X (2015) 14 - 0793 - 06

2015-03-03

2015-05-19

上海市科委項(xiàng)目（14DZ2261000）；國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目（5226SX13044J）。

張心華（1985-），男，河南周口人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏拥鼐W(wǎng)用防腐導(dǎo)電涂料。

廖強(qiáng)強(qiáng)，教授，(E-mail) liaoqq1971@aliyun.com。