第5期 骆晨等：外加应变对航空有机涂层损伤规律的影响 ·665· 化一起进行分析，在第1个户内加速试验周期后，腐 响更加显著.经过第1个户内加速试验周期，试样 蚀产物不断积累，填充有机涂层内部的缺陷，对外界 防护性能受到破坏，有机涂层不再能将阻挡腐蚀介 溶液形成一定阻碍作用，使涂层的防护性能下降缓 质与合金基体完全隔开，有机涂层下7B04铝合金 慢，这在电化学阻抗谱上反映为模值曲线下降缓慢. 基体发生局部腐蚀后生成白色的腐蚀产物 这种阻碍作用反过来又影响了溶解在溶液中的氧向 与受到5.7%外加拉应力的情况相比，再经历 有机涂层一合金界面的扩散，降低局部溶液的去极 后续周期的户内加速试验时，有机涂层防护体系的 化能力，影响局部腐蚀的阴极还原反应，使有机涂层 防护性能下降幅度略大.结合试样表面形貌的变化 下的合金基体腐蚀速率变慢，所以照片中试样表面 一起进行分析，在第2个户内加速试验周期后，有机 腐蚀产物量基本未发生变化 涂层下合金基体发生更多的局部腐蚀，而且随着户 (3)受到8.0%外加拉应变的有机涂层试样. 内加速试验周期的增多，有机涂层防护体系积累了 图15所示为受到8.0%外加拉应变有机涂层试样 越来越严重的损伤.由于有机涂层内部损伤过多， 在经历1~7个周期户内加速试验后的电化学阻抗 生成的腐蚀产物无法像外加拉应变水平较低的情况 谱Bode图.与受到5.7%外加拉应变的情况一样， 将损伤填充，所以电化学阻抗下降较多，有机涂层下 在第1个户内加速试验周期后，有机涂层试样的电 合金基体的局部腐蚀速率逐渐加快，试样表面被腐 化学阻抗模值与无外加应变的原始情况相比大幅度 蚀产物覆盖的面积也就逐渐增大. 下降，特定频率的电化学阻抗模值下降了5个数量 腐蚀产物A山，0，·xH,0在有机涂层与合金基体 级.不同的是，与受到8.0%外加拉应变而未经历户 之间的界面形成，然后沿有机涂层内部的空洞发展， 内加速试验的情况相比也下降了2个数量级，防护 最后在外界溶液较高pH值的作用下沉积在试样表 性能第2次明显的下降.这说明在第1个加速试验 面.沉积的位置主要以显微裂纹为中心，将显微裂 周后，受到8.0%外加拉应变的有机涂层试样的防 纹和邻近的周边区域覆盖，如图16(a)和(b)所示. 护性能遭到了来自外加拉应变和户内加速试验两个 一般认为大量白色块状腐蚀产物覆盖的位置下面就 方面的破坏，也就是户内加速试验造成的破坏比例 是局部腐蚀发生的位置，在远离局部腐蚀的位置，沉 更大. 积的腐蚀产物由块状变为碎颗粒状（图16(c)和 10 ()).当局部腐蚀发生的位置靠近试样的边缘时， 一定的 106 一一外加应变 腐蚀产物还有可能沉积在用于密封试样的胶带上， 一周 10 如图17(a)和(b)所示.另外，对比图4(c)、(d)和 10 10 ◆5期 图16(e)、(f),可以发现后者显示的底漆涂层中没 有明亮的点状物质，说明在户内加速试验过程中锌 铬黄缓蚀剂颗粒已经被消耗完. 10 10 局部腐蚀进行过程中，阴极区域发生氧的还原 反应，生成高浓度的OH,破坏有机涂层和金属间 1031021010P1010103101010° 的界面结合力，导致更多腐蚀性介质进入涂层/合金 lgU/Hz) 界面，在膜下发生腐蚀.另外，随着腐蚀产物的增 图15受到8.0%外加拉应变有机涂层试样未经历和经历1~7 多，涂层受到内应力而发生起泡或剥离，进一步扩大 个户内加速试验周期后的电化学阻抗谱Bode图 了金属基体与电解质溶液的接触面积，发生更为严 Fig.15 EIS Bode diagram of organic coating specimens with 8.0% 重的腐蚀.在第5个户内加速试验周期，有机涂层 tensile prestrain before and after I to 7 cycles of indoor accelerated testing 的损伤积累到一定程度，试样表面TS96-71氟聚氨 酯无光磁漆发生剥落 可见，有机涂层在外加应变和环境因素的共同 3讨论 作用下发生损伤.有机涂层的防护性能与外加应变 的水平有关，当外加应变水平较高时，涂层防护性能 研究显示TS96一71氟聚氨酯无光磁漆可以很 受到的影响较大，在经历相同周期的加速老化试验 好地抵挡水和其他腐蚀性介质的渗入，作为面漆具 后，涂层性能退化更为明显.这可能是因为较高水 有很好的防护性能，而且本身具有很好的耐候性，在 平外加拉应变使水分子和氯离子在有机涂层中的渗 经过长时间的紫外老化以及盐雾试验后，其防护性 透更容易，所以环境因素对有机涂层防护性能的影 能并没有显著降低.然而，在实际服役过程中，施工第 5 期 骆 晨等: 外加应变对航空有机涂层损伤规律的影响 化一起进行分析，在第 1 个户内加速试验周期后，腐 蚀产物不断积累，填充有机涂层内部的缺陷，对外界 溶液形成一定阻碍作用，使涂层的防护性能下降缓 慢，这在电化学阻抗谱上反映为模值曲线下降缓慢． 这种阻碍作用反过来又影响了溶解在溶液中的氧向 有机涂层--合金界面的扩散，降低局部溶液的去极 化能力，影响局部腐蚀的阴极还原反应，使有机涂层 下的合金基体腐蚀速率变慢，所以照片中试样表面 腐蚀产物量基本未发生变化． ( 3) 受到 8. 0% 外加拉应变的有机涂层试样． 图 15 所示为受到 8. 0% 外加拉应变有机涂层试样 在经历 1 ～ 7 个周期户内加速试验后的电化学阻抗 谱 Bode 图． 与受到 5. 7% 外加拉应变的情况一样， 在第 1 个户内加速试验周期后，有机涂层试样的电 化学阻抗模值与无外加应变的原始情况相比大幅度 下降，特定频率的电化学阻抗模值下降了 5 个数量 级． 不同的是，与受到 8. 0% 外加拉应变而未经历户 内加速试验的情况相比也下降了 2 个数量级，防护 性能第 2 次明显的下降． 这说明在第 1 个加速试验 周后，受到 8. 0% 外加拉应变的有机涂层试样的防 护性能遭到了来自外加拉应变和户内加速试验两个 方面的破坏，也就是户内加速试验造成的破坏比例 更大． 图 15 受到 8. 0% 外加拉应变有机涂层试样未经历和经历 1 ～ 7 个户内加速试验周期后的电化学阻抗谱 Bode 图 Fig． 15 EIS Bode diagram of organic coating specimens with 8. 0% tensile prestrain before and after 1 to 7 cycles of indoor accelerated testing 可见，有机涂层在外加应变和环境因素的共同 作用下发生损伤． 有机涂层的防护性能与外加应变 的水平有关，当外加应变水平较高时，涂层防护性能 受到的影响较大，在经历相同周期的加速老化试验 后，涂层性能退化更为明显． 这可能是因为较高水 平外加拉应变使水分子和氯离子在有机涂层中的渗 透更容易，所以环境因素对有机涂层防护性能的影 响更加显著． 经过第 1 个户内加速试验周期，试样 防护性能受到破坏，有机涂层不再能将阻挡腐蚀介 质与合金基体完全隔开，有机涂层下 7B04 铝合金 基体发生局部腐蚀后生成白色的腐蚀产物． 与受到 5. 7% 外加拉应力的情况相比，再经历 后续周期的户内加速试验时，有机涂层防护体系的 防护性能下降幅度略大． 结合试样表面形貌的变化 一起进行分析，在第 2 个户内加速试验周期后，有机 涂层下合金基体发生更多的局部腐蚀，而且随着户 内加速试验周期的增多，有机涂层防护体系积累了 越来越严重的损伤． 由于有机涂层内部损伤过多， 生成的腐蚀产物无法像外加拉应变水平较低的情况 将损伤填充，所以电化学阻抗下降较多，有机涂层下 合金基体的局部腐蚀速率逐渐加快，试样表面被腐 蚀产物覆盖的面积也就逐渐增大． 腐蚀产物 Al2O3 ·xH2O 在有机涂层与合金基体 之间的界面形成，然后沿有机涂层内部的空洞发展， 最后在外界溶液较高 pH 值的作用下沉积在试样表 面． 沉积的位置主要以显微裂纹为中心，将显微裂 纹和邻近的周边区域覆盖，如图 16( a) 和( b) 所示． 一般认为大量白色块状腐蚀产物覆盖的位置下面就 是局部腐蚀发生的位置，在远离局部腐蚀的位置，沉 积的腐蚀产物由块状变为碎颗粒状( 图 16 ( c) 和 ( d) ) ． 当局部腐蚀发生的位置靠近试样的边缘时， 腐蚀产物还有可能沉积在用于密封试样的胶带上， 如图 17( a) 和( b) 所示． 另外，对比图 4( c) 、( d) 和 图 16( e) 、( f) ，可以发现后者显示的底漆涂层中没 有明亮的点状物质，说明在户内加速试验过程中锌 铬黄缓蚀剂颗粒已经被消耗完． 局部腐蚀进行过程中，阴极区域发生氧的还原 反应，生成高浓度的 OH － ，破坏有机涂层和金属间 的界面结合力，导致更多腐蚀性介质进入涂层/合金 界面，在膜下发生腐蚀． 另外，随着腐蚀产物的增 多，涂层受到内应力而发生起泡或剥离，进一步扩大 了金属基体与电解质溶液的接触面积，发生更为严 重的腐蚀． 在第 5 个户内加速试验周期，有机涂层 的损伤积累到一定程度，试样表面 TS96--71 氟聚氨 酯无光磁漆发生剥落． 3 讨论 研究显示 TS96--71 氟聚氨酯无光磁漆可以很 好地抵挡水和其他腐蚀性介质的渗入，作为面漆具 有很好的防护性能，而且本身具有很好的耐候性，在 经过长时间的紫外老化以及盐雾试验后，其防护性 能并没有显著降低． 然而，在实际服役过程中，施工 · 566 ·