D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.039 第26卷第6期 北京科技大学学报 Vol.26 No.6 2004年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2004 镁合金涂装体系盐雾条件下失效过程的 电化学阻抗谱特征 涂运骅高瑾李久青张薇 北京科技大学材料科学与工程学院，北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室，北京100083 摘要对比碳钢涂层试样，对镁合金涂装体系进行了盐雾实验，跟踪检测了涂层失效过程 的电化学阻抗谱特征.结果表明：镁合金涂装试样均比碳钢涂层试样易受扩散控制，扩散特 征直线斜率均小于1，并分析了可能的原因：证明了铬酸盐体系中感抗因素的存在：同时利用 数学解析的方法获得了涂层电容与电阻的信息，表明介质渗透至界面后，镁合金涂漆试样吸 水量急剧增加，且腐蚀程度也远比碳钢涂漆试样严重；涂层电容与电阻的计算值并不恒定， 为弥散区间，并且腐蚀越严重，区间变化幅度越大， 关键词镁合金；阻抗谱；盐雾；涂装；失效 分类号TG173 涂装技术是最常用的金属防腐蚀技术之一· 至400号砂纸→除油→酸洗活化→铬化液中浸 有报道表明，镁合金的化学活性和特殊的界面泡→40℃烘干.铬化溶液配方：重铬酸钠200gL, 特性，使传统的涂料与涂装方法应用于镁合金时 氟化钾18gL,浓硝酸160gL. 出现了许多新的问题.镁合金涂装体系失效过程 对铬化后的镁合金以及打磨清洗过的裸镁 的研究对于镁合金涂料的开发以及镁合金的进 合金、裸碳钢样片涂覆环氧底漆（先达利830R,美 一步应用都具有重要的意义.电化学阻抗谱(ES) 国杜邦)及丙烯酸一聚氨酯双组分面漆（先达利 技术可以对电极体系的阻抗行为进行原位测试， C500,美国杜邦)各40m厚，自然干燥一周. 近20年来已成为研究金属/涂层体系的一种主要 1.2ES测试 电化学方法.前人对有机涂层的研究大多针对钢 按照ASTMBI17进行盐雾实验.在适当的时 铁表面，而在镁合金上的研究则尚不多见.本实 间从盐雾箱中取出试样进行EIS测试.为了将浸 验跟踪检测了镁合金涂装体系在盐雾实验中的 泡过程对涂层性能的影响降至最小，不同体系试 电化学阻抗谱变化特征，对等效电路元件进行初 样的浸泡时间均保持一致且尽量短.测试采用经 步分析，并对涂层电阻电容等参数进行全数据解 典的三电极体系，以标准石墨盘片为辅助电极、 析，试图获得涂层失效行为及界面反应的相关信 饱和甘汞电极SCE为参比电极，涂装试片为工作 息，从而对进“步的失效机理研究提供参考. 电极，测试溶液为3.5%NaC1溶液.在M273型恒 电位仪与M5210型锁相放大器(EG&G公司产品) 1实验 上进行测试，开路电位下施加振幅为5mV的正 弦波电位扰动，频率扫描范围为10-100kHz,试 1.1样品制备 样的测试面积均为20cm2. 选取AZ91D铸造镁合金及A3碳钢，加工成 规格为40mm×90mm的试片.以Dow1l方法为基 2结果分析与讨论 础在镁合金上制备铬化膜，基本过程为机械打磨 收稿日期2003-11-11涂运骅男，25岁，硕士研究生 21涂装体系在盐雾过程的阻抗谱变化特征 *国家自然科学基金资助项目No.50122118) 盐雾实验未进行时，涂装体系在Nyquist图上第 ‘ 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 小 认， 一 镁合金涂装体系盐雾条件下失效过程 的 电化学阻抗谱特征 涂运 斗 高 瑾 李久 青 张 薇 北 京科 技大 学材料 科 学 与 工 程 学 院 ， 北 京 市 腐蚀 、 磨 蚀 与 表 面 技术 重 点 实验 室 ， 北 京 摘 要 对 比碳钢涂层 试样 ， 对镁合 金 涂装体 系进 行 了盐 雾 实验 ， 跟 踪检 测 了涂层 失效 过 程 的 电化 学 阻抗 谱特 征 结 果 表 明 镁 合 金 涂 装 试 样 均 比 碳 钢 涂层试 样 易受 扩 散控 制 ， 扩 散特 征 直 线斜 率 均 小 于 ， 并 分 析 了可 能 的原 因 证 明 了铬 酸 盐 体系 中感抗 因素 的存在 同时利 用 数 学解 析 的方 法 获 得 了涂层 电容 与 电阻 的信息 ， 表 明介质 渗 透至 界面后 ， 镁合金 涂 漆 试 样 吸 水 量 急剧 增加 ， 且 腐 蚀 程 度也远 比碳钢 涂漆 试样严 重 涂 层 电容与 电阻 的 计 算值 并 不 恒 定 ， 为弥 散 区 间 ， 并且 腐蚀 越 严 重 ， 区 间变 化 幅 度 越 大 关 键 词 镁 合 金 阻 抗 谱 盐 雾 涂装 失效 分 类号 涂 装 技 术 是最 常 用 的金 属 防腐蚀 技 术之 一 有报 道 表 明 叨 ， 镁 合 金 的化 学活 性 和 特 殊 的界面 特 性 ， 使传 统 的涂料 与涂装 方法应用 于镁 合金 时 出现 了许 多新 的问题 镁合 金 涂装 体系 失效 过程 的研 究对 于 镁 合 金 涂 料 的 开 发 以及 镁 合 金 的进 一步应用 都具 有重要 的意义 电化学 阻抗 谱 技术可 以对 电极体系 的阻 抗 行 为进 行 原位 测试 ， 近 年 来 己成 为研 究 金属 涂 层 体 系 的一 种 主 要 电化 学方法 前 人对 有机 涂 层 的研 究大 多针对钢 铁 表 面 ， 而 在镁 合 金 上 的研 究 则 尚不 多见 本 实 验 跟 踪 检 测 了镁 合 金 涂 装 体 系 在 盐 雾 实验 中 的 电化 学 阻抗 谱变 化特 征 ， 对 等 效 电路 元件 进 行初 步分 析 ， 并对涂层 电阻 电容 等参数 进 行全 数据解 析 ， 试 图获得涂 层 失效行 为及 界面 反应 的相 关信 息 ， 从 而 对 进 一 步 的失效机 理 研 究提 供 参 考 实验 样 品 制 备 选 取 铸 造 镁 合 金 及 碳 钢 ， 加 工 成 规 格 为 的试 片 以 方法 为基 础 在镁合 金 上制 备铬 化 膜 ， 基 本过 程 为机械 打磨 收 稿 日期 一 一 涂运弊 男 ， 岁 ， 硕 士 研 究生 国家 自然 科 学基 金 资助项 目困 。 至 号 砂 纸 除 油 酸 洗 活 化 铬 化 液 中浸 泡 一 ℃ 烘 干 铬 化溶 液 配 方 重铬 酸钠 澎 ， 氟 化 钾 几 ， 浓 硝 酸 对 铬 化 后 的 镁 合 金 以及 打 磨 清 洗 过 的裸 镁 合 金 、 裸碳钢 样 片涂 覆环 氧底漆 先达 利 ， 美 国杜 邦 及 丙烯 酸 一 聚 氨 酷双 组 分 面漆 先 达 利 ， 美 国杜 邦 各 阿 厚 ， 自然 干 燥 一 周 · 测 试 按 照 进 行 盐 雾 实验 在 适 当 的时 间从 盐 雾箱 中取 出试 样进 行 测 试 为 了将 浸 泡 过程 对涂 层 性 能 的影 响 降至 最 小 ， 不 同体 系试 样 的浸 泡 时 间均 保 持一 致 且尽 量 短 测试 采 用经 典 的三 电极 体系 ， 以标 准 石 墨盘 片 为 辅助 电极 、 饱 和 甘 汞 电极 为参 比 电极 ， 涂装 试 片 为工 作 电极 测 试 溶 液 为 溶液 在 型 恒 电位 仪 与 型锁 相 放 大 器 公 司产 品 上进 行 测试 ， 开 路 电位 下 施 加 振 幅 为 的正 弦波 电位 扰 动 ， 频 率扫 描 范 围 为 一 ， 试 样 的测试 面 积 均 为 ， 结 果 分 析 与讨 论 涂 装体 系在 盐 雾 过 程 的 阻 抗谱 变化特 征 盐 雾实验 未进行 时 ， 涂 装体 系在 图上 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．06．039