濕態附著力在防腐涂層性能檢測中的應用

祁東東，王思卜，趙文亮，程家慶，王冬梅，張曉玲，張祥金

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濕態附著力在防腐涂層性能檢測中的應用

祁東東1，王思卜1，趙文亮1，程家慶1，王冬梅1，張曉玲1，張祥金2

（1．華電電力科學研究院有限公司，浙江省 杭州市 310030； 2．西安熱工研究院有限公司，陜西省 西安市 710054）

按標準規定，防腐涂層浸泡一定時間后，若未出現起泡、開裂、脫落等失效現象，評價結果為合格。但部分評價合格的涂層，其附著力已大幅下降，防腐性能大大降低。該文選取浸泡后評價合格的8種防腐涂層，對其干態附著力和酸性環境浸泡后的濕態附著力進行了對比測試。測試結果表明，浸泡后部分涂層的附著力已大幅降低或喪失，金屬基體有明顯腐蝕特征；部分涂層附著力有所降低；2種常溫固化的防腐涂層附著力略有升高。可見，通過對比涂層干/濕附著力，或者跟蹤涂層服役過程中附著力的變化，可量化掌握涂層性能的保持狀況和發展趨勢。

防腐涂層；濕態附著力；快速檢測

0 引言

防腐涂層的使用環境較為惡劣，其防腐性能隨著服役時間的推移不斷變化。冷熱交變及濕度巨變引起的體積變化，水分和電解質滲透引起的涂層水解或皂化等行為都會導致涂層性能下降，甚至失效[1]。在涂層服役過程中，一般通過觀察涂層是否出現起泡、破裂以及脫落等直觀特征來判斷涂層是否失效[2]。

為了保證涂層的使用壽命，對于擬使用的涂料，使用之前需按照相應標準和規范對其性能參數進行檢測。硬度、柔韌性、耐磨性以及附著力等性能測試屬于原材料檢測范疇，不能反映涂層在具體使用環境下的性能。耐環境性能檢測是在考慮涂層使用環境的情況下進行測試，測試項目通常包括耐水性、耐鹽霧性、抗老化性以及耐熱交變性等。標準方法中的檢測時間多為30d或 168h[3-4]，遠小于涂層的服役時間，大部分防腐涂層在短期內不會出現起泡、開裂以及脫落等情況，但經過一定服役時間后，部分涂層會發生上述情況，從而導致涂層失效。并且，對上述性能的評價多使用肉眼或放大鏡觀察涂層表面是否發生變化[5]，不能量化地反映涂層性能。因此僅通過使用前進行性能檢測無法保證涂層的使用壽命。

雖然起泡、開裂、脫落等行為表現形式各異，但導致這類行為出現的一個共同原因是涂層附著力下降[6]。標準和規范中對于附著力的測試為干態測試[7-8]，即對制備的新鮮涂層進行附著力測試，這種結果不能代表不同使用環境下涂層的附著力。W.Funke提出了濕態附著力的概念，即濕態環境浸泡以后的附著力[9]。針對現有標準和規范中檢測方法的不足，本文提出可通過對比干/濕附著力的變化來判斷涂層在實際使用環境中的性能狀況。相比于目測觀察的表觀檢測方式，該方法測得的附著力是一個可量化參數。

本文選取8種防腐涂料，分別進行干態附著力和濕態附著力的測試，并對測試結果進行了對比分析。

1 試驗材料及方法

選購8種適用于酸性環境的防腐涂料，根據廠商提供的施工方法制作涂層試樣[10]。制作完畢后，測量涂層厚度，確認符合涂料供應商的技 術要求。用電火花檢測儀檢測涂層表面，確保無缺陷。

試樣制作完畢后，按照ASTM D 4541—17《Standard test method for pull-off strength of coatings using portable adhesion testers》中提供的方法檢測涂層附著力，記作干態附著力。參照GB/T 9274—1988《色漆和清漆耐液體介質的測定》將涂層試樣進行靜態浸泡，浸泡液模擬火電廠濕環境，浸泡液含有10%硫酸和3.5%NaCl[11-17]，浸泡過程中保持浸泡液溫度為50℃，浸泡周期為30d。每天觀察涂層試樣表面狀況，并更換新鮮浸泡液。30d后，依據GB/T1766—2008《色漆和清漆涂層老化的評級方法》對試樣涂層狀態進行評級，選取評級為最高級(0級)的試樣進行附著力檢測，記作濕態附著力。

2 結果與討論

經過30d浸泡后，所有試樣均未出現變色、起泡、開裂等失效現象，涂層完好，評級為最高級0級，對這8種試樣進行附著力測試。浸泡后試樣表面狀況統計及附著力測試結果見表1，試樣照片如圖1所示。

表1 試樣浸泡及附著力測試結果

圖1 涂層試驗浸泡后表面狀況

對比8種評級為0級的涂層試樣的干、濕態附著力，2種涂層附著力有所上升；1種涂層附著力略有下降；3種涂層附著力大幅下降；2種涂層附著力完全喪失，基體表面有明顯腐蝕特征。干/濕附著力對比如圖2所示。測試過程中涂層被拉脫情況如圖3所示。

圖2 8種涂層干/濕態附著力對比

圖3 濕態附著力測試過程中涂層拉脫情況

1號和2號浸泡后表觀完好，濕態附著力為0，基體有明顯腐蝕特征。3號和5號浸泡后表觀完好，濕態附著力較干態附著力有所上升，這2種涂層為常溫固化，高溫浸泡促進了固化效果，導致附著力升高。同時也說明這2種涂層具有良好的耐浸泡性能，附著力和涂層性能得到了良好保持。4號、6號和8號浸泡后表觀完好，濕態附著力出現不同程度下降。試樣浸泡后，附著力的變化與涂層本身的性能有關，也與涂層和基體之間的結合方式有關，涂層的耐水性、抗滲性越好，附著力在浸泡過程中會得到更好保持。

涂料檢測所要求的浸泡試驗需在一定時間內完成，有些涂層性能已大幅下降，涂層或已脫離基體，甚至涂層與基體之間已發生了腐蝕(1號，2號)，但由于浸泡時間短或涂層硬度大等因素，并沒有出現鼓包、開裂等失效現象，對于這些涂層，很容易誤判為合格。良好的干態附著力僅是優秀涂層必須具備的一項性能，其無法預言在服役環境中一定會得到良好的保持。

在類似浸泡試驗的涂層耐環境介質性能試驗中，加入干/濕附著力對比，結合涂層表觀變化，可量化地評判涂層在服役環境中防腐性能的保持情況和發展趨勢。

3 結論

涂層性能的下降伴隨著附著力的降低，通過對比涂層干/濕附著力，或者跟蹤涂層服役過程中附著力的變化，可量化地掌握涂層性能的保持狀況和發展趨勢。

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Application of Wet Adhesion in Performance Testing of Anti-Corrosion Coatings

QI Dongdong1, WANG Sibu1, ZHAO Wenliang1, CHENG Jiaqing1, WANG Dongmei1, ZHANG Xiaoling1, ZHANG Xiangjin2

(1. Huadian Electric Power Research Institute Co. Ltd., Hangzhou 310030, Zhejiang Province, China; 2. Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710054, Shaanxi Province, China)

According to the standard, after the anti-corrosion coating is immersed for a certain period of time, if there is no foaming, cracking, falling off, etc., the evaluation result is qualified. However, the adhesion and the corrosion resistance of some of the qualified coatings are greatly reduced. In this paper, eight kinds of anti-corrosion coatings qualified after soaking were selected, and the dry adhesion and wet adhesion after soaking in acidic environment were tested. The test results showed that the adhesion of some coatings after immersion was greatly reduced or lost, the metal matrix has obvious corrosion characteristics; the adhesion of some coatings was reduced; the adhesion of the two kinds of anti-corrosion coatings cured at room temperature was slightly increased. It can be seen that by comparing the dry/wet adhesion of the coating or tracking the change of adhesion during the coating service, the maintenance performance and development trend of the coating performance can be quantitatively grasped.

anti-corrosion coatings; wet adhesion; rapid test

10.12096/j.2096-4528.pgt.18045

2018-09-01。

祁東東(1986)，男，碩士，工程師，長期從事電力設備腐蝕與防護研究工作，18191130319@163.com。

祁東東

(責任編輯 車德競)