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塗層加速老化測試和腐蝕測試

發布於:2022-08-15

大多數塗層的加速老化試驗使用連續的濕試驗(例如鹽霧試驗)或循環的濕/幹環境。長期以來,人們一直認為周期性曝曬能提供更真實的結果,因為它們更接近於模擬戶外的老化條件,而且它們產生的故障模式與戶外觀察到的類似。然而,最近發表的一篇文章認為,對於含有羥基磷酸鋅和氧化鐵顏料的中油醇酸底漆來說,連續濕浸比循環濕/幹浸更嚴重,而且這兩種曝曬的失效機製都很好。這兩種曝曬的失效機製似乎是相同的。

然而,在目前的工作中,實驗室測試使用了對塗層降解很重要的因素,如鹽霧的濕/幹循環,紫外線(UV)-光輻射/冷凝循環。輻射/凝結循環,以及連續的紫外線/凝結。本研究中使用的濕/幹鹽霧試驗是在其他地方描述的基礎上的一個變化。

本試驗使用了更高濃度的氯化鈉加硫酸鹽。這個測試周期代表了一個非常惡劣的服務環境,類似於科威特阿拉伯灣海邊的工業結構所承受的環境。

塗層加速老化測試和腐蝕測試說明表

實驗板準備

本研究使用的測試板(150 x IDD x 1.6 mm)是由熱軋碳鋼製備的。每塊板的表麵都按照瑞典標準SAE 21/2進行噴砂處理,用蒸餾水和乙醇清洗,並允許在 23℃和45%的相對濕度下幹燥。噴塗組成不同塗層係統(表1)的各種油漆(底漆、底漆和麵漆)。並在固化兩天後測量塗層厚度。在麵漆固化後,在測量底漆和底漆厚度的相同位置測量塗覆板的厚度。

加速老化測試和腐蝕測試

鹽霧/紫外光輻射/冷凝循環(濕/幹循環)

在濕/幹循環測試中,塗層板在一個標準的測試室中暴露,以與垂直方向成三維角的方式支撐。

用基於溶解在含有3,000 ppm硫酸鹽的可飲用水中的5wt%氯化鈉的霧化鹽霧間接噴塗麵板。據報道,僅基於氯化鈉噴霧的鹽霧測試在工業環境中的腐蝕是不可靠的。觀察到的不可靠被歸因於沒有銨和硫酸鹽物種,以及濕/幹的影響。與其他工人一樣,紫外線輻射和冷凝循環被納入濕/幹鹽霧循環腐蝕試驗。

鹽霧的噴射速率為5.4毫升/小時,當位於腔體周圍時,所有的塗層麵板都得到了類似數量的電解液。濕/幹循環(在35±2°C的條件下噴鹽100小時,然後在環境條件下幹燥16小時)之後,在按照ASTM G 53-84規範操作的測試設備中,將塗覆的板暴露於紫外光輻射/冷凝循環。使用的條件是:在60℃輻射12小時,然後在40℃冷凝12小時(使用去離子水)

將塗覆的板暴露於濕/幹循環腐蝕測試200小時,然後在旋轉的基礎上循環通過UV /冷凝測試室200小時,總共3000小時。每個重複測試板中的一個被劃線。

每隔200小時,進行視覺和顯微鏡檢查測試板是否有塗層破裂的跡象。還測量了光澤度值和重量變化。

紫外光輻射/冷凝循環

連續濕潤測試包括將塗布的板暴露於根據ASTM G 53-84規範操作的QUV老化試驗箱中的連續紫外光輻射/冷凝中 。根據ASTM D 336"1-81標準,將塗覆的麵板在60℃的紫外光下暴露12小時,然後在40℃下冷凝12小時(使用去離子水),進行180個循環。該試驗程序旨在模擬由露水和自然紫外線輻射的影響因素引起的劣化 fest麵板為inspected,其性能如前所述。如前所述,對測試板的性能進行了檢查和評級。

塗層加速老化測試和腐蝕測試結果分析

表2和表3總結了暴露在加速試驗條件下的各種塗層係統的性能。這些表格顯示,各種塗層的降解模式和產生的缺陷類型取決於塗層經受的測試條件。

醇酸樹脂(搪瓷和光澤)和 氯化橡膠塗層係統在暴露3000小時後,無論測試周期如何,光澤度和保護性能都出現了明顯的退化。這些塗層在兩種加速測試條件下的性能差異似乎是非常小的。

然而,在濕/幹循環測試中,醇酸樹脂係統(搪瓷和光澤)的降解以劃線為中心,並從劃線中發出,以腐蝕蠕變、鏽蝕不足和鏽蝕蠕變為特征。在濕/幹循環試驗中,對中油醇酸樹脂也有類似的結果記錄。連續的紫外線輻射/冷凝循環使表層退化,留下開裂的痕跡。一個明顯的結果(表2)是油漆的光澤度降低和變黃。塗層表麵狀況的這種變化會導致隨後與它所暴露的環境發生相互作用。這可能會使油漆保持更長時間的水分,並導致基底生鏽。

塗層加速老化測試和腐蝕測試結果

塗層加速老化測試和腐蝕測試結果

塗層加速老化測試和腐蝕測試結果

塗層加速老化測試和腐蝕測試結果

塗層加速老化測試和腐蝕測試結果

聚氨酯似乎處於良好狀態,沒有水泡,表麵很少或沒有看到生鏽。然而。醇酸樹脂(搪瓷和光澤)的光澤度下降較快;觀察到粉化和黃化,以及水泡和生鏽的證據。這些發現表明,這種塗層係統的阻隔性在500小時的暴露後變得無效了。

相反,在紫外線/冷凝試驗中增加鹽霧暴露(表3)從根本上改變了腐蝕/降解過程的性質。由三因素組合產生的結果似乎並不能很好地代表醇酸樹脂和氯化橡膠所觀察到的降解(就光澤保持率和鏽斑等級和頻率而言) 在試驗地點A、B、D和E的自然大氣服務環境中的油漆係統(圖1至4)。觀察到醇酸樹脂的光澤保持率 (瓷漆和光澤)和氯化橡膠在加速試驗中暴露3,000小時後的情況與油漆觀察到的情況非常相似 在站點C暴露的係統(圖5)。試驗場C位於煉油廠附近。對於聚氨酯、環氧雲鐵氧化物和丙烯酸水基係統,濕/幹循環暴露試驗給出了更真實的劣化效果,刻劃線中有一些生鏽,以及失去光澤。

與報告的暴露在濕/幹鹽霧/紫外線輻射/冷凝環境中的塗層觀察結果一致,該試驗與連續紫外線輻射/冷凝環境中的測試結果相比,其結果似乎更接近自然暴露降解過程。

結論

通過暴露於鹽霧紫外線輻射冷凝測試環境,可以在實驗室中大量複製塗層在科威特工業區普遍條件下保護鋼基材的預計能力。

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