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涂层加速老化测试和腐蚀测试

发布于:2022-08-15
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大多数涂层的加速老化试验使用连续的湿试验(例如盐雾试验)或循环的湿/干环境。长期以来,人们一直认为周期性曝晒能提供更真实的结果,因为它们更接近于模拟户外的老化条件,而且它们产生的故障模式与户外观察到的类似。然而,最近发表的一篇文章认为,对于含有羟基磷酸锌和氧化铁颜料的中油醇酸底漆来说,连续湿浸比循环湿/干浸更严重,而且这两种曝晒的失效机制都很好。这两种曝晒的失效机制似乎是相同的。

然而,在目前的工作中,实验室测试使用了对涂层降解很重要的因素,如盐雾的湿/干循环,紫外线(UV)-光辐射/冷凝循环。辐射/凝结循环,以及连续的紫外线/凝结。本研究中使用的湿/干盐雾试验是在其他地方描述的基础上的一个变化。

本试验使用了更高浓度的氯化钠加硫酸盐。这个测试周期代表了一个非常恶劣的服务环境,类似于科威特阿拉伯湾海边的工业结构所承受的环境。

涂层加速老化测试和腐蚀测试说明表

实验板准备

本研究使用的测试板(150 x IDD x 1.6 mm)是由热轧碳钢制备的。每块板的表面都按照瑞典标准SAE 21/2进行喷砂处理,用蒸馏水和乙醇清洗,并允许在 23℃和45%的相对湿度下干燥。喷涂组成不同涂层系统(表1)的各种油漆(底漆、底漆和面漆)。并在固化两天后测量涂层厚度。在面漆固化后,在测量底漆和底漆厚度的相同位置测量涂覆板的厚度。

加速老化测试和腐蚀测试

盐雾/紫外光辐射/冷凝循环(湿/干循环)

在湿/干循环测试中,涂层板在一个标准的测试室中暴露,以与垂直方向成三维角的方式支撑。

用基于溶解在含有3,000 ppm硫酸盐的可饮用水中的5wt%氯化钠的雾化盐雾间接喷涂面板。据报道,仅基于氯化钠喷雾的盐雾测试在工业环境中的腐蚀是不可靠的。观察到的不可靠被归因于没有铵和硫酸盐物种,以及湿/干的影响。与其他工人一样,紫外线辐射和冷凝循环被纳入湿/干盐雾循环腐蚀试验。

盐雾的喷射速率为5.4毫升/小时,当位于腔体周围时,所有的涂层面板都得到了类似数量的电解液。湿/干循环(在35±2°C的条件下喷盐100小时,然后在环境条件下干燥16小时)之后,在按照ASTM G 53-84规范操作的测试设备中,将涂覆的板暴露于紫外光辐射/冷凝循环。使用的条件是:在60℃辐射12小时,然后在40℃冷凝12小时(使用去离子水)

将涂覆的板暴露于湿/干循环腐蚀测试200小时,然后在旋转的基础上循环通过UV /冷凝测试室200小时,总共3000小时。每个重复测试板中的一个被划线。

每隔200小时,进行视觉和显微镜检查测试板是否有涂层破裂的迹象。还测量了光泽度值和重量变化。

紫外光辐射/冷凝循环

连续湿润测试包括将涂布的板暴露于根据ASTM G 53-84规范操作的QUV老化试验箱中的连续紫外光辐射/冷凝中 。根据ASTM D 336"1-81标准,将涂覆的面板在60℃的紫外光下暴露12小时,然后在40℃下冷凝12小时(使用去离子水),进行180个循环。该试验程序旨在模拟由露水和自然紫外线辐射的影响因素引起的劣化 fest面板为inspected,其性能如前所述。如前所述,对测试板的性能进行了检查和评级。

涂层加速老化测试和腐蚀测试结果分析

表2和表3总结了暴露在加速试验条件下的各种涂层系统的性能。这些表格显示,各种涂层的降解模式和产生的缺陷类型取决于涂层经受的测试条件。

醇酸树脂(搪瓷和光泽)和 氯化橡胶涂层系统在暴露3000小时后,无论测试周期如何,光泽度和保护性能都出现了明显的退化。这些涂层在两种加速测试条件下的性能差异似乎是非常小的。

然而,在湿/干循环测试中,醇酸树脂系统(搪瓷和光泽)的降解以划线为中心,并从划线中发出,以腐蚀蠕变、锈蚀不足和锈蚀蠕变为特征。在湿/干循环试验中,对中油醇酸树脂也有类似的结果记录。连续的紫外线辐射/冷凝循环使表层退化,留下开裂的痕迹。一个明显的结果(表2)是油漆的光泽度降低和变黄。涂层表面状况的这种变化会导致随后与它所暴露的环境发生相互作用。这可能会使油漆保持更长时间的水分,并导致基底生锈。

涂层加速老化测试和腐蚀测试结果

涂层加速老化测试和腐蚀测试结果

涂层加速老化测试和腐蚀测试结果

涂层加速老化测试和腐蚀测试结果

涂层加速老化测试和腐蚀测试结果

聚氨酯似乎处于良好状态,没有水泡,表面很少或没有看到生锈。然而。醇酸树脂(搪瓷和光泽)的光泽度下降较快;观察到粉化和黄化,以及水泡和生锈的证据。这些发现表明,这种涂层系统的阻隔性在500小时的暴露后变得无效了。

相反,在紫外线/冷凝试验中增加盐雾暴露(表3)从根本上改变了腐蚀/降解过程的性质。由三因素组合产生的结果似乎并不能很好地代表醇酸树脂和氯化橡胶所观察到的降解(就光泽保持率和锈斑等级和频率而言) 在试验地点A、B、D和E的自然大气服务环境中的油漆系统(图1至4)。观察到醇酸树脂的光泽保持率 (瓷漆和光泽)和氯化橡胶在加速试验中暴露3,000小时后的情况与油漆观察到的情况非常相似 在站点C暴露的系统(图5)。试验场C位于炼油厂附近。对于聚氨酯、环氧云铁氧化物和丙烯酸水基系统,湿/干循环暴露试验给出了更真实的劣化效果,刻划线中有一些生锈,以及失去光泽。

与报告的暴露在湿/干盐雾/紫外线辐射/冷凝环境中的涂层观察结果一致,该试验与连续紫外线辐射/冷凝环境中的测试结果相比,其结果似乎更接近自然暴露降解过程。

结论

通过暴露于盐雾紫外线辐射冷凝测试环境,可以在实验室中大量复制涂层在科威特工业区普遍条件下保护钢基材的预计能力。

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