軍綠有機(jī)涂層破損腐蝕行為研究

徐安桃，張睿，張振楠，孫波

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軍綠有機(jī)涂層破損腐蝕行為研究

徐安桃1a，張睿1b，張振楠1b，孫波2

（1.軍事交通學(xué)院 a.軍用車輛系，b.研究生管理大隊，天津 300161；2.96274部隊，河南 洛陽 471003）

目的 研究不同破損程度下軍綠有機(jī)涂層的腐蝕行為，確定破損率對其防護(hù)性能變化的影響。 方法 通過人工制作不同的破損率，并利用電化學(xué)阻抗譜技術(shù)，研究不同破損程度下軍綠有機(jī)涂層的電化學(xué)特征。 結(jié)果 根據(jù)不同破損程度下的軍綠有機(jī)涂層的電化學(xué)特征，確定了涂層從完好到失效的四個階段，初始完好階段（破損率≤0.0004%）、破損增大階段 (0.0016%＜≤0.04%）、破損過大階段（0.16%＜≤1%）和失效階段（4%＜≤16%）。 結(jié)論 破損率為0.04%的點是該涂層防護(hù)性能急轉(zhuǎn)直下的轉(zhuǎn)折點，因此破損率大于0.04%時，應(yīng)及時對車輛表面涂層進(jìn)行修補(bǔ)和防護(hù)。

車輛裝備；軍綠有機(jī)復(fù)合涂層；腐蝕

軍事行動具有一定的特殊性，使得車輛裝備經(jīng)常在惡劣的地理和氣候條件下使用，因而不可避免地會產(chǎn)生磨損或刮擦等。這些因素會導(dǎo)致車輛裝備表面涂層發(fā)生破損而失去對基體的保護(hù)，從而容易引起腐蝕。結(jié)果將直接影響車輛裝備的完好性，甚至影響使用。涂層表面破損程度不同，其防護(hù)性能也好壞不一[1—2]。當(dāng)破損程度到達(dá)某一程度時，涂層的保護(hù)性能可能急劇下降。因此需要對其不同破損程度下的腐蝕行為進(jìn)行研究。

文中選取常用的軍綠有機(jī)復(fù)合涂層為研究對象，針對其在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中發(fā)生的局部破損問題，采用破損模擬實驗的方法，人工制作了不同的破損程度[3]。依托現(xiàn)有的涂層試樣及腐蝕測試電解池，對軍綠有機(jī)涂層在不同破損程度下的腐蝕行為進(jìn)行了測試，研究不同破損程度對其防護(hù)性能的影響。

1 實驗 1.1 實驗材料 實驗所用軍綠有機(jī)復(fù)合涂層試件在數(shù)控生產(chǎn)線上完成涂裝，由車輛裝備生產(chǎn)廠家提供，其尺寸均為60 mm × 60 mm。 1.2 實驗裝置 使用美國AMETEK子公司Princeton Applied Research生產(chǎn)的PARSTAT 2263電化學(xué)綜合測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)通過USB接口與計算機(jī)連接，由計算機(jī)記錄涂層電化學(xué)參數(shù)[4]。

2 腐蝕行為分析 2.1 涂層破損率定義9月25—26日，水利部在京召開抗旱規(guī)劃實施方案編制工作啟動暨培訓(xùn)會，全面啟動和安排部署抗旱規(guī)劃實施方案編制工作，交流研討實施方案編制工作中的經(jīng)驗和問題，開展實施方案編制工作技術(shù)培訓(xùn)。 涂層在使用時，可能發(fā)生不同程度的破損，其破損程度用破損程度系數(shù)（破損率）表示，定義涂層的破損程度系數(shù)K[5]為： 式中：Sp為涂層試樣的破損面積；S為涂層試樣的工作電極面積。 2.2 電化學(xué)特征 以電化學(xué)實驗為基礎(chǔ)，通過分析實驗測量的電化學(xué)參數(shù)，提取相應(yīng)的電化學(xué)參數(shù)為特征參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上對破損涂層防護(hù)性能進(jìn)行評價。為促進(jìn)國內(nèi)生豬養(yǎng)殖行業(yè)的不斷發(fā)展，還需要我國加強(qiáng)各種生物安全措施的落實力度，做好入境口岸的檢疫以及檢測工作，并構(gòu)建重大外來動物疫病的預(yù)警機(jī)制，從傳播途徑上有效限制ASF疫病的發(fā)生，對于我國的生豬養(yǎng)殖行業(yè)也有非常重要的意義。 圖1是不同破損程度的軍綠有機(jī)復(fù)合涂層試樣在3.5%NaCl溶液中的EIS圖。一方面由于近年城區(qū)新建住宅小區(qū)不斷增多，老的排水管網(wǎng)陳舊、防澇標(biāo)準(zhǔn)低，改造不及時，在遇到超標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)降水時，部分地勢低的地方受淹很難避免；另一方面城區(qū)河道少，水面積不足，缺少有效的蓄水河道。既存在設(shè)施問題，也有管理問題。 圖1 不同破損程度涂層在3.5%NaCl溶液中的EIS圖 2.2.1 初始完好階段學(xué)校選擇并貯備題材廣泛、風(fēng)格各異的圖畫書，了解和研究圖畫書作品各不相同的內(nèi)容、藝術(shù)特點及讀者定位，基于教育目標(biāo)選擇最合適的作品。 完好涂層階段，由EIS圖可知，其容抗弧半徑很大，因此在Nyquist圖中很難看出圓弧的出現(xiàn)，且其低頻阻抗模值達(dá)到了3.18×1010 Ω·cm2。說明涂層還處于良好狀態(tài)，可以很好地阻絕腐蝕介質(zhì)，防止其對金屬基體的腐蝕[6]。 當(dāng)出現(xiàn)很小的破損時（破損率為0.000 256%），從Nyquist圖中可以看出，涂層容抗弧半徑稍有降低，但是依舊很難觀察到圓弧。在Bode圖中，雖然低頻阻抗模值降低了一個數(shù)量級，為1.86×109 Ω·cm2，但是僅僅出現(xiàn)一個時間常數(shù)。此時，涂層對于基體金屬的防護(hù)作用下降不大，依然可以起到較好的防護(hù)作用[7]。隨著破損率繼續(xù)增加至0.000 4%時，Nyquist圖中的容抗弧半徑繼續(xù)減小，略呈扁平狀，而且Bode圖中低頻阻抗模值繼續(xù)下降至5.71×108 Ω·cm2。說明盡管涂層防護(hù)性能已有所下降，但防護(hù)性能依然良好，見圖1a，b。 2.2.2 破損增大階段 當(dāng)破損率K從0.0016%增加至0.04%的過程中，Nyquist圖中容抗弧半徑呈現(xiàn)出先增后減的變化特征。當(dāng)破損率為0.0016%時，出現(xiàn)了兩個時間常數(shù)，見圖1c。主要反映涂層腐蝕過程的是高頻對應(yīng)的時間常數(shù)，其主要是由涂層電容Qc和涂層電阻Rc決定的。低頻端的時間常數(shù)主要反映破損處的腐蝕過程，主要是由雙電層電容和電荷轉(zhuǎn)移電阻決定的[8]。由分析可知，此時腐蝕介質(zhì)已經(jīng)到達(dá)涂層與金屬的交界面，且低頻阻抗模值下降到了2.05×106 Ω·cm2，較之前下降兩個數(shù)量級。說明涂層的防腐能力急劇下降，但是涂層對于金屬基板的保護(hù)作用依舊良好。這主要是由于當(dāng)破損程度達(dá)到0.001 6%時，由于磷酸根溶解度的限制作用，無法在金屬基板的表面形成完整的保護(hù)膜，使得破損區(qū)域缺少部分的防護(hù)，因此涂層的防護(hù)能力大打折扣。 隨著破損率K繼續(xù)增加至0.0036%時，從Nyquist圖上可以看出，低頻區(qū)域出現(xiàn)了擴(kuò)散尾，且與水平方向成略低于的45°夾角[9]，略低于45°是因為存在彌散效應(yīng)，見圖1d。說明擴(kuò)散控制腐蝕過程，此時，|Z|0.1 Hz在105 Ω·cm2。由于此階段破損率變化很小，因此，0.0016%~0.0036%是涂層腐蝕防護(hù)性能對破損的敏感區(qū)，加大對該破損率范圍內(nèi)的腐蝕控制工藝研究，可以更大限度提高涂層的腐蝕防護(hù)性能。當(dāng)破損程度達(dá)到0.0256%時，容抗弧半徑繼續(xù)變小，且擴(kuò)散尾消失，說明電荷轉(zhuǎn)移控制成為了控制步驟，腐蝕程度增加，|Z|0.1 Hz在106 Ω·cm2數(shù)量級，見圖1c，d。由此可見，此階段涂層對金屬基板仍然具有防護(hù)能力。 2.2.3 破損過大階段(1)起步階段。20世紀(jì)50—60年代，地礦部門最初在開展膠東地區(qū)城市供水、魯北平原和魯西南平原農(nóng)田供水水文地質(zhì)調(diào)查工作中，部署了少量地下水水位長期監(jiān)測點，了解區(qū)域地下水動態(tài)成因類型。這一時期，地下水監(jiān)測以城市生活供水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為服務(wù)對象。 破損率K增加到0.16%時，低頻阻抗模值|Z|0.1 Hz與上一階段相比，陡然下降了2個數(shù)量級，只有5.05×104 Ω·cm2。在破損率從0.16%增大至1%的過程中，Nyquist圖中涂層容抗弧半徑繼續(xù)縮小，其水平方向出現(xiàn)了不同程度的收縮現(xiàn)象，即其實部下降更為明顯，這說明此時腐蝕加劇。Bode圖中低頻阻抗模值|Z|0.1 Hz下降了一個數(shù)量級，至5.86×103 Ω·cm2。不同破損率對應(yīng)的阻抗模值呈現(xiàn)出相似的變化趨勢，阻抗模值隨測試頻率的增大先緩慢減小，隨后降幅增大，最后保持平穩(wěn)。最高頻相位角與上一階段相比仍呈降低趨勢，但降幅較小。不同破損率對應(yīng)相位角的變化規(guī)律也基本一致，均為先增大后減小的趨勢，最后為5°左右。此時，涂層的防護(hù)性能迅速下降，見圖1e，f。 2.2.4 失效階段 當(dāng)破損率增加至4%時，低頻阻抗模值|Z|0.1 Hz為1.5×103 Ω·cm2，基本與基體金屬同一數(shù)量級，最高頻相位角降至0°。在破損率從4%增加至16%的過程中，Nyquist 圖中涂層容抗弧半徑的變化較小[10]。Bode圖中低頻阻抗模值|Z|0.1 Hz從1.5×103 Ω·cm2降至4.0×102 Ω·cm2，下降程度不大。隨著測試頻率增加，不同頻率對應(yīng)的阻抗模值均迅速減小，最后趨于一致。不同破損率對應(yīng)相位角的變化規(guī)律也基本相同，最高頻處相位角保持一致，約為0°左右。因為破損率很大時，涂層基本已不能起到保護(hù)作用，此時電化學(xué)測試得到的腐蝕信息主要來自破損區(qū)域的基體金屬。這一階段涂層基本失效，失去防護(hù)能力，見圖1g，h[11]。

3 結(jié)論 通過對實驗數(shù)據(jù)的分析與整理可知，破損率K值在0.004%以下時，有較好的防護(hù)性能，伴隨著破損度的上漲，防護(hù)性能不斷下降。 軍綠有機(jī)涂層的防護(hù)性能從完好到失效可分為以下四個階段。別呦呦還叫我聞味道，聞各種各樣的味道。剛犁出來的泥土的味道，桃花水和梅雨的味道，風(fēng)中花卉和瓜果的味道。 1）完好階段：完好涂層以及發(fā)生微小破損（破損率K≤0.0004%）時，涂層表現(xiàn)出很好的防護(hù)能力。 2）破損增大階段：破損增大(0.0016%＜K≤0.04%）時，涂層仍具有一定的防護(hù)性能。 3）破損過大階段：隨著破損的增大（0.16%＜K≤1%），涂層的防護(hù)性能下降。 4）失效階段：當(dāng)破損率繼續(xù)加大（4%＜K≤16%），涂層基本失效，失去對基體金屬的防護(hù)能力。 通過對不同破損程度下軍綠有機(jī)涂層腐蝕行為的定量分析，可以得到，破損率K為0.04%的點是該涂層防護(hù)性能急轉(zhuǎn)直下的轉(zhuǎn)折點。因此，當(dāng)破損率K大于0.04%時，應(yīng)及時對車輛表面涂層進(jìn)行修補(bǔ)和防護(hù)。童話題材一般都是作者想象而來，并不是真實存在在現(xiàn)實生活之中的，但是卻往往反映了一些社會現(xiàn)象。童話往往是美好的想象，是真善美的象征，是人們的愿景。很多人喜歡聽童話，就是因為他們愿意懷揣著這份美好，勇敢、堅強(qiáng)而幸福地生活著。童話故事也是語文開始的“雛形”，是小學(xué)生最容易接受的文學(xué)形式。借助童話的內(nèi)容，讓學(xué)生來識字辨句，來組織語言等等。而無論是童話學(xué)習(xí)還是教學(xué)，都應(yīng)該解放想象力，相信故事中的“光怪陸離”，相信故事中的“王子公主”，更要用心感受每個故事之后的真誠，是快樂，也是幸福。多方面、全方位解放學(xué)生的想象力，優(yōu)化童話教學(xué)。 參考文獻(xiàn)： [1] 徐濱士. 表面工程與維修[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1996.Immunohistochemistry revealed carbonic anhydrase 9 (CA9) expression could be helpful for differential diagnosis. [2] 徐安桃, 彭麗偉. 東南沿海地區(qū)車輛裝備的腐蝕與防護(hù)研究[J]. 軍事交通學(xué)院學(xué)報, 2006, 8(1): 44—48.由圖5可知,本文提出的模型最有利于對抗開關(guān)攻擊。本文所提模型減慢了信任上升速度,并加快了信任值的下降速度。當(dāng)節(jié)點j展開攻擊以后,需要在很多周期內(nèi)連續(xù)偽裝為正常節(jié)點才能把自身信任提升到一個較高的水平。這使得節(jié)點j難以把自身信任水平維持在高處,其他節(jié)點可以更快地識別與隔離此類節(jié)點。對整個仿真周期(0～300)進(jìn)行統(tǒng)計,本文所提模型比TEMBB與EMNT的平均信任值分別下降了18.5%和16.4%。 [3] 徐安桃, 羅兵, 王國軍, 等. 車輛裝備金屬漆復(fù)合涂層破損腐蝕行為研究[J]. 軍事交通學(xué)院學(xué)報, 2013, 15(1): 48—51. [4] 徐安桃, 羅兵, 靳福, 等.車輛裝備有機(jī)涂層表面破損程度研究[J]. 包裝工程, 2011, 32(23): 126—129. [5] 張偉, 王佳, 趙增元. 腐蝕電化學(xué)多參數(shù)相關(guān)法研究有機(jī)涂層失效子過程特征[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù), 2010, 22(4): 319—324.1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。正態(tài)分布計量資料以表示，采用t檢驗；偏態(tài)分布計量資料以中位數(shù)(四分位數(shù))[M(QL,QU)]表示，采用Mann-Whitney U檢驗；計數(shù)資料以率表示，采用χ2檢驗。Logistic回歸分析各預(yù)測因子對預(yù)后的影響。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。 [6] 王萍, 李建平, 馬群. Gd對ZK60鑄造鎂合金組織和耐蝕性能的影響[J]. 稀有金屬材料與工程, 2008, 37(6): 1056—1059. [7] 羅兵, 張勝生, 趙繼偉, 等. 軍用車輛灰色有機(jī)復(fù)合涂層破損失效程度研究[J]. 軍事交通學(xué)院學(xué)報, 2013, 15(11): 45—48. [8] 王勇, 許立寧, 路民旭. 有機(jī)涂層中離子傳輸行為研究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2007, 19(7): 4865—4870. [9] 徐安桃, 張帆, 楊樹波, 等. 車輛裝備軍綠有機(jī)涂層破損腐蝕行為研究[J]. 軍事交通學(xué)院學(xué)報, 2014, 16(8): 39—42.大港油田長年積壓的難采未動用儲量數(shù)量較大。由于存在塊小、分布零散、埋藏深、低滲低產(chǎn)的特點，常規(guī)開發(fā)模式在低油價下效益均不能達(dá)到效益標(biāo)準(zhǔn)。如何盤活這些資源使之成為產(chǎn)量新的增長點，以此減緩油田產(chǎn)量下滑趨勢，一直是困擾油田開發(fā)的難題。 [10] 劉新靈, 劉春江, 趙凱, 等. 飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)有機(jī)防護(hù)涂層損傷判據(jù)評價及其失效預(yù)測[J]. 失效分析與預(yù)防, 2015, 10(5): 305—313. [11] XU An-tao, ZHANG Fan, LUO Bing, et al. Investigation the Protective Performance of Organic Coatings with Different Breakage Degree Using EIS United to SOM Neural Network[J]. International Journal of Electrochemical Science, 2013, 8(2): 1895—1902.

Damage and Corrosion Behaviors of Military Green Organic Coatings

XU An-tao1a, ZHANG Rui1b, ZHANG Zhen-nan1b, SUN Bo2

(1.Military Transportation University, a. Military Vehicle Department, b.Postgraduate Training Brigade, Tianjin 300161, China;2.Unit 96274, Luoyang 471003, China)

Objective To study corrosion behavior of military green organic coating with different damage degree, and to determine influences of damage degree on its protective performance changes. Methods Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique was applied to study electrochemical characteristics of military green organic coating under different damage degree which were made manually. Results According to electrochemical characteristics of military green coatings under different damage degree, four stages of the coating from good to bad were determined: initial intact stage (damage rate≤0.0004%), increase damage stage (0.0016%＜damage rate≤0.04%), excessive breakage stage (0.16%＜damage rate≤1%) and failure stage (4%＜damage rate≤16%). Conclusion The damage rate0.04% is the turning point of the coating’s protective performance, when the damage rateis more than 0.04%, the surface coating should be repaired and protected in time.

vehicle equipment; military green organic composite coating; corrosion

10.7643/ issn.1672-9242.2017.06.007

TJ03

A

1672-9242(2017)06-0029-04

2017-01-19；

2017-02-21

徐安桃（1964—），男，湖北武漢人，博士，教授，主要研究方向為車輛裝備腐蝕與防護(hù)。