有机涂层在浸泡和干湿循环条件下劣化过程的EIS对比研究

应用电化学阻抗谱(EIS)技术以对比法研究了浸泡在3.5%NaCl溶液中的铁基有机涂层在浸泡和干湿循环条件下的劣化过程.干湿循环实验步骤为12h浸泡和12h干燥(298 K、50%RH).结果表明,根据EIS响应特征,浸泡和干湿循环下的涂层劣化过程均可分为3个主要阶段:涂层渗水阶段,基底金属腐蚀发生阶段和基底金属腐蚀发展与涂层失效阶段.与单一浸泡过程相比,干湿循环明显加速了腐蚀反应的发生,但减缓了其渗水、腐蚀发展以及涂层失效劣化过程.根据实验结果,深入讨论了干湿循环加速涂层劣化和涂层下基底金属的腐蚀机理.     

WBE联合EIS技术研究缺陷涂层下金属腐蚀

用电化学阻抗谱(EIS)结合丝束电极(WBE)技术研究了缺陷涂层浸泡在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的劣化过程.从浸泡开始到完好涂层鼓泡失效,缺陷涂层丝束电极阻抗响应一直是缺陷区电极腐蚀反应过程特征,而完好涂层的劣化过程和涂层下的腐蚀反应过程特征被"平均掉".根据电极表面的电流分布,结合阻抗谱技术实现了对表面任意局部阴极和阳极区阻抗测试.研究发现,浸泡开始时,缺陷涂层阴极电流和阳极电流均出现在缺陷区,随着腐蚀过程的发展,阳极电流仍然保持在缺陷区,但阴极电流逐渐向完好涂层下扩展.根据实验结果,对缺陷处和涂层下金属腐蚀反应发生发展的机理进行了深入讨论.     

模拟深海压力环境下有机涂料/基底金属腐蚀电化学行为研究Ⅰ.海水压力对水在涂层中传输行为和涂层防护性能的影响

于实验室模拟深海压力环境,应用电化学阻抗谱(EIS)研究了有机涂料/基底金属的腐蚀电化学行为.分析海水压力对水在涂层中传输行为和涂层防护性能的影响.结果表明,与常压海水相比,在高压海水(3.5MPa)条件下,该涂层具有不同的电化学阻抗特征,主要表现在高压海水加快了涂层的吸水过程,增大了涂层的吸水率,从而加速了涂层的腐蚀失效过程,致使防护性能变差.     

铝合金在铈盐溶液中成膜过程的电化学阻抗谱研究

应用电化学阻抗谱(EIS)研究B95铝合金在0.01 mol.L-1CeCl3溶液中铈盐转化膜的形成过程和机制。结果表明:EIS变化可以清楚地显示B95铝合金在铈盐溶液中成膜的动态过程,稀土转化膜的成膜过程可以分成形成、成长和稳定平衡3个阶段;形成阶段以Al合金的溶解为主;在成长阶段随着时间的增加,转化膜不断增厚,铝合金基体的溶解已经被抑制;稳定平衡阶段,膜的成长与溶解已经达到平衡,通过EIS解析表明自然条件下生成的转化膜不致密,该阶段阻抗谱图等效电路与成长阶段相同,但阻抗谱包含两个时间常数;在成膜三阶段基础上提出了稀土转化膜的成膜模型;同时给出各阶段阻抗谱图等效电路及其阻抗表达式。     

镀锡薄钢板在功能饮料中的腐蚀行为

应用电化学阻抗谱(EIS)技术,结合扫描电镜(SEM)、能量散射X射线谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描探针显微镜(SPM)等表面分析技术,研究了镀锡薄钢板在功能饮料中的腐蚀过程并探讨了腐蚀机制.结果表明:浸泡前期,EIS低频阻抗模值的增加与前31 h镀锡薄钢板表面形成的腐蚀产物膜有关;随着浸泡时间的增加,EIS低频阻抗模值有所下降,这与腐蚀产物膜的部分脱落以及暴露的基底金属碳钢的腐蚀有关.镀锡薄钢板在功能饮料中浸泡24天后其表面的腐蚀产物膜由外层的富锡层和内层的富铁层组成,XPS结果表明其成分主要是Sn(Ⅱ)/Sn(Ⅳ)与柠檬酸阴离子及Fe(Ⅲ)与柠檬酸阴离子组成的化合物,其腐蚀类型主要是功能饮料中的有机酸对镀锡薄钢板的腐蚀.     

水性环氧铝粉涂层/碳钢体系的腐蚀电化学行为

应用电化学阻抗谱(EIS)和扫描振动电极技术(SVET)研究了碳钢基体上含人造缺陷的水性环氧铝粉涂层浸泡在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为.结果表明,浸泡初期,涂层缺陷处为阳极活性区,涂层阻抗随时间延长逐渐降低,活性区逐渐扩展;之后,由于腐蚀产物的自修复作用使整个涂层/金属界面电化学反应活性降低,导致涂层阻抗快速增加.浸泡后期,由于腐蚀介质渗入到涂层/基体界面,出现了更多的阳极活性区,涂层产生破坏剥离.     

石墨负极电化学扫描循环过程的EIS、Raman光谱和XRD研究

运用电化学阻抗谱(EIS)、Raman光谱和XRD研究了石墨负极在1 mol/L LiPF6-EC∶DEC∶DMC电解液中的电化学循环扫描过程. EIS研究结果表明, 在电化学循环扫描4~10周范围内, SEI膜(固体电解质相界面膜)电阻随循环扫描周数增加近似线性增长, 但石墨负极/电解液界面总阻抗由于电荷传递电阻的降低而减小. Raman光谱研究结果表明, 在经历电化学循环扫描后, 活性材料表层发生粉化和无定形化, 石墨化程度降低; 但XRD研究结果显示, 石墨材料的本体结构没有发生变化, 仍然保持着完整的石墨层状结构.     

用CR传输线模型研究涂层/金属体系阻抗谱

根据CR传输线模型和QR电路之间的关系,建立了拟合其初值的计算方法,借助Z-View软件,可求得各元件精确值.根据电容（Ci）和电阻（Ri）随特征频率（f*）的分布,推导了元件相对增量与恒相位角元件（Q）指数参数n的关系. 结果表明, 当n小于0.5时,Ci比Ri增加得更快,从新的角度说明了n的物理意义及其和界面脱层之间的关系.作为应用实例,拟合了不同特征的电化学阻抗谱,分析了有机涂层/金属腐蚀体系阻抗变化的具体过程,区分了点蚀和脱层因素对阻抗谱的影响,从高阻抗体系同时得到了与不同空隙率有关的涂层电容和电阻值,并根据涂层体系的不均匀特征探讨了模型结构的物理意义.     

钌镧氧化物涂层在NaCl 溶液中的电化学阻抗谱(EIS)研究

测量了钌镧氧化物涂层的电化学阻抗谱(EIS), 结合循环伏安(CV)及扫描电子显微镜形貌分析, 研究了钌镧氧化物涂层阳极在3.5% NaCl 溶液中电化学表面结构及电化学行为. 在非析氯反应区间, 该涂层EIS 数据的最佳拟合等效电路是R_s(R_ctQ_dl), 在析氯反应区间, 其等效电路为R_s(R_fQ_f)(R_ctWQ_dl). 高频段阻抗行为对应涂层的物理阻抗, 低频段对应涂层与溶液界面的电化学反应阻抗. 实验结果表明, 随着La 浓度增加, 氧化膜及双电层的伪电容增大, 且在La 含量30mol%时达到最大值, 与CV实验结果一致, 证明了加入La 能提高RuO₂涂层的电催化活性. 但在析氯反应区间, 涂层氧化膜的导电性在含La 大于30 mol%之后迅速下降, 在低频段产生Warburg 阻抗, 与其表面钝化和特性吸附现象有关,这是导致含La 70 mol%时电催化活性急剧下降的原因.     

环氧树脂涂覆LY12铝合金在NaCl溶液中的阻抗模型

分别研究了裸LY12铝合金及涂覆环氧树脂涂层后合金在3.5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱（EIS）.结果表明,LY12铝合金在点蚀电位以下阻抗谱上出现两个容抗弧,高频段对应Cl－参与的成膜阻抗,低频段对应铝阳极溶解的电化学反应阻抗.合金发生点蚀后出现低频感抗弧.合金/电极在NaCl溶液中先发生涂层吸水,当水及O2抵达基体后建立起电化学反应界面,合金遭受腐蚀；受涂层阻挡的影响,腐蚀产物的扩散逐渐成为控制步骤；当扩散速度较慢的Cl－抵达涂层/金属界面后,与界面处聚集的腐蚀产物间发生化学反应,完成成膜过程,阻抗谱上出现盐膜的阻抗,而扩散阻抗消失.提出了不同浸泡失效阶段涂层电极体系的阻抗模型.     

Analysis of deterioration process of organic protective coating using EIS assisted by SOM network

Under cyclic wet–dry conditions, the deterioration process of the organic coating on carbon steel surface has been studied using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) assisted by self-organizing feature map (SOM) network. According to the EIS characteristics, changing rate of impedance and the classification results by SOM network, the entire deterioration process can be divided into three main stages shown as follows. Stage I is the medium penetration into coatings, which is a slow process. Stage II is the corrosion initiation under coatings, which is a relatively fast transition period. Stage III is the corrosion extension which causes coating delamination and makes the coatings lose its corrosion protection eventually. Besides, the results indicate that SOM network is a very simple and effective technique for analyzing the deterioration process of organic coating.     

干湿循环下混凝土中钢筋腐蚀的电化学检测

应用电化学噪声技术,结合电化学阻抗谱研究了干湿循环条件下3种不同pH值的3.5%NaCl溶液中混凝土钢筋的腐蚀过程.结果表明,钢筋的腐蚀分为3个阶段:钝化膜的溶解期、腐蚀活化期和腐蚀产物的累积期.在pH1的溶液中经过30个干湿循环后主要以均匀腐蚀为主,而对pH3和pH7溶液,则主要以点蚀为主,散粒噪声分析证实了混凝土中钢筋在强酸性溶液中更容易发生腐蚀.电化学阻抗谱分析也进一步说明了混凝土中钢筋的腐蚀经历了3个阶段:第1阶段Nyquist谱图中出现两个时间常数,高频区为混凝土层的容抗性质,低频区为钢筋与混凝土界面的电荷转移电阻;第2阶段,中频区增加一个时间常数,这与腐蚀产物的累积有关;第3阶段,随着腐蚀产物向混凝土中的扩散,中频区容抗弧有所减小,特别是pH1体系,中频弧几乎消失.SEM形貌表征观察到随着溶液酸度的增加钢筋表面的锈层明显增多.     

中温NaCl-水蒸气协同作用下铁的腐蚀机理

应用电偶电流测试法研究在中温固态NaCl盐膜-水蒸气协同作用下,纯铁的腐蚀电化学反应机理.交流阻抗(EIS)法和SEM测试表明,阻抗谱能有效地表征材料表面氧化膜的存在以及反应过程氧化物的变化趋势,其中金属的氧化层电阻与腐蚀速率之间有较好的对应关系.     

高温高压喷射湍流区中X70管线钢CO2腐蚀电化学特征

采用高温高压环路喷射装置并结合腐蚀微电极技术, 开展了湍流区中X70 管线钢CO₂腐蚀实验. 利用扫描电镜对不同实验时间的试样表面腐蚀产物微观形貌进行了观察和分析, 并进行了湍流区原位电化学测试和分析. 结果表明, 湍流区中X70 钢的CO₂腐蚀电化学特征与其表面所覆盖腐蚀产物膜层变化密切相关. 实验12 h内, 湍流区中X70钢表面从最初的基体与腐蚀产物共存, 转变为由疏松且不完整的膜层覆盖的特征. 实验12 h 后, 试样表面出现内外两层腐蚀产物膜, 内层膜堆垛致密, 外层膜疏松多孔, 同时湍流区中高切应力导致外层腐蚀产物脱落, 材料表面逐渐被完整致密的内层膜覆盖, 这是腐蚀速率持续下降的主要原因. 电化学结果表明, 实验12 h 内, 湍流区中X70 钢的腐蚀电位E_corr和线性极化电阻R_p不断下降; 电化学阻抗谱由高频容抗弧、中频容抗弧和低频感抗弧组成, 膜层电阻R_f缓慢增加, 电荷传递电阻R_t不断下降, 双电层电容C_dl和膜层电容C_f迅速下降; 12 h后, 腐蚀产物膜层对基体材料保护性随喷射时间延长逐渐增强, E_corr和R_p逐渐增大, 电化学阻抗谱中低频感抗弧逐渐收缩并在48 h 时消失, 最后转变为双容抗特征, R_f、R_t和C_dl随时间迅速增大, C_f趋于稳定.     

Slippery liquid-infused porous surface via thermally induced phase separation for enhanced corrosion protection

Slippery liquid-infused porous surface (SLIPS) is a rising star in corrosion protection owing to its outstanding corrosive medium resistance and self-healing property. The large-area and facile fabrication of SLIPS remains a challenge lying on the way of its practical application. Herein, we develop a novel SLIPS based on a porous polyvinylidene fluoride (PVDF) substrate fabricated by thermally induced phase separation. A sphere-packing structure can be easily obtained by blade-coating followed by cooling. The SLIPS exhibits an extremely low sliding angle of 5.8° so that it can resist the fouling of even the Chinese ink, ascribing to its slippery dynamic surface with low surface energy. We also evaluated the anti-corrosion performance of the SLIPS and superhydrophobic PVDF coating by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning Kelvin probe technique (SKP), both of which exhibited enhanced corrosion resistance in 3.5 wt% NaCl solution due to the physical oil and air barriers against the corrosive medium penetration. Nevertheless, the SLIPS coatings performed outstanding self-healing properties because of the high fluidity of infused oil to recover the surface damages, and the self-healing process was recorded by the SKP.     

二硫代酰胺类化合物在盐酸中对碳钢的缓蚀性能(英文)

采用失重实验,动电位极化,交流阻抗,量子化学计算和拉曼光谱等方法研究了N,N′-二异丙氧基丙基二硫代二丙酰胺(DPDA)在1 mol.L-1盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能.失重实验结果表明,DPDA在盐酸溶液中能够有效地抑制碳钢的腐蚀,当缓蚀剂DPDA的浓度为1×10-3 mol.L-1时,其缓蚀效率达到90.2%.极化曲线表明DPDA为混合型缓蚀剂,单一的容抗弧变化表明碳钢电极表面的腐蚀过程主要由电荷转移步骤控制.由失重实验,动电位极化和电化学交流阻抗方法得到的DPDA缓蚀效率具有较好的相关性,均表现为缓蚀效率随着DPDA浓度的增大而增加.另外,DPDA在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温式.吸附过程的吉布斯自由能(ΔG0a0d0s)为-38.65 kJ.mol-1,这说明DPDA分子在碳钢表面形成共价键而发生了自发的化学吸附.拉曼光谱表明DPDA分子有效地吸附在碳钢表面,量子化学计算结果证明DPDA分子在碳钢表面的化学吸附活性中心集中在S原子上.     

羧甲基壳聚糖掺杂聚苯胺的制备及其在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能研究

选用结构中同时带有羟基、羧基和氨基的羧甲基壳聚糖为掺杂酸,通过改变掺杂酸与苯胺单体的比例实现了产物从纳米纤维(直径为100nm)到空心微米小球(直径为200nm)的转变.傅立叶红外(FTIR)和紫外可见光谱(UV)表征结果表明,纳米纤维和空心微米小球均为掺杂态聚苯胺.另外,采用电化学交流阻抗技术和动电位极化方法研究了所得聚苯胺在0.5mol/L盐酸溶液中对碳钢的缓蚀作用.结果表明,聚苯胺的加入量为40mg/L时,其对碳钢的缓蚀效率高达91.6%～92.3%.     

On the application of electrochemical impedance spectroscopy to study the self-healing properties of protective coatings

Active corrosion protection based on self-healing of defects in coatings is a vital issue for development of new advanced corrosion protection systems. However, there is a significant lack of experimental protocols, which can be routinely used to reveal the self-healing ability and to study the active corrosion protection properties of organic and hybrid coatings.The present work demonstrates the possibility to use EIS (electrochemical impedance spectroscopy) for investigation of the self-healing properties of protective coatings applied on a metal surface. The model EIS experiments supported by SVET (scanning vibrating electrode technique) measurements show that an increase of low frequency impedance during immersion in the corrosive medium is related to the suppression of active corrosion processes and healing of the corroded areas. Thus, EIS can effectively be employed as a routine method to study the self-repair properties of different protective systems. The 2024 aluminium alloy coated with hybrid sol–gel film was used as a model system to study the healing of artificial defects by an organic inhibitor (8-hydroxyquinoline).