氧化铝增强无机硅酸锌涂层防腐性能的研究(二）

jinxiulin

2 结果与讨论
2.1Zn涂层的电化学阻抗谱分析
图2(a)是Zn涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间下的阻抗复平面图，图2(b)为复平面图中高频段部分的放大图。图中可以观察到，Zn涂层在所有浸泡时间内测得的图谱都呈现两个容抗弧的特征，含有两个时间常数。说明作为腐蚀液的电解质溶液已经渗透到了涂层和基体金属界面的位置，并且在界面处形成了腐蚀微电池，因此除了电极表面的电极反应外还有涂层与界面处的电极反应发生[1]。这一点可以从涂层自身的多孔特性来解释，涂层的固化过程为失水固化，涂层内部的水分会通过涂层中的微孔散失，因此在固化后的涂层中也就存在了微孔。但是，这种涂层内部的微孔对腐蚀防护的影响却不大，因为作为固化后涂层中主要成分的锌来说其存在形式以金属锌为主，当电解液渗入后与钢铁和锌构成腐蚀电池时，金属锌首先溶解，以牺牲阳极的方式对钢铁进行保护，从而避免了铁的腐蚀，同时，由于涂层内部的强碱性环境，锌的腐蚀产物将以羟基氯化锌及其衍生物(xZn(OH)·yZnCl2·H2O)为主，这种物质不溶于水且相当稳定，这种物质的存在和积累将逐渐封闭涂层中的微孔，最终使涂层致密化而有效抑制了腐蚀介质的渗透，从而起到对钢材的腐蚀防护作用[2]。
从图2(a)可以看出，随着浸泡时间的延长，低频容抗弧半径增大，表明涂层极化电阻增大，也就是说涂层/基体的反应减弱，耐蚀性提高。因此，由于涂层不断自发生成腐蚀产物，不会引起基体局部腐蚀的继续发展。


( y; P8 G  Z' |/ Y- v  D# B" Q图 2 Zn涂层在 3 1 5%NaCl 溶液中不同浸泡时间的阻抗复平面图
' n+ y9 m* \4 N) x2.2 Zn-Al2O3涂层的电化学阻抗谱分析
图3(a)、图3(b)分别是Zn-Al2O3涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间的阻抗复平面图和阻抗复平面高频段放大图。图中阻抗谱的变化规律与Zn涂层相似，都表现为一个高频区的小容抗弧和一个低频区的大容抗弧。但是，对比图2(b)和图3(b)可以发现，氧化铝的添加使涂层自身的电阻值明显增大，而图3(a)中低频段的阻抗谱表现出Warburg扩散阻抗的特征，也就是说腐蚀介质在涂层中的扩散过程受到限制，而成为涂层电极反应的控制步骤。由此可以推断，氧化铝的加入降低了涂层的导电性，同时增大了涂层的致密度。
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