用於評估塗層耐腐蝕性的方法

2023-10-11 00:34:09

用於評估塗層耐腐蝕性的方法
【專利摘要】本發明涉及用於評估在加速比率下塗覆的金屬基底例如汽車車身的耐腐蝕性的方法。使塗覆有待測試的保護性塗層的陽極和陰極暴露於耐腐蝕性評估儀的腔室中的電解質。這些塗層設有預定的以及標準化的缺陷例如微孔，從而以可預測和可重複的方式加速下方金屬基底的腐蝕。經塗覆的陰極/陽極對經歷啟動期，隨後在被恢復期間隔的預設時段內經受一系列調製為階梯方式的預設直流電壓。然後使用收集的阻抗數據以獲得施用於陰極/陽極對之上的塗層的耐腐蝕性能。前述評估儀基本上將測試腐蝕所需的時間從多天(多於40天)減少至幾天(約兩天)。
【專利說明】用於評估塗層耐腐蝕性的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於評估多層塗覆和單層塗覆的金屬基底耐腐蝕性的方法，並且更具體地涉及在加速比率下評估多層塗覆和單層塗覆的金屬基底耐腐蝕性的耐腐蝕性評估儀以及在其中使用的方法。
【背景技術】
[0002]目前，不存在短期(小於2天)的測試方法來評估由來自塗料組合物的保護性塗層提供的長期防腐蝕，例如施用於金屬基底例如機動車車身之上的機動車OEM或機動車修補塗料組合物。目前的標準測試方法主要依賴於環境艙暴露，隨後是對具有保護性塗層的金屬進行目視和機械測試。這種測試時間長(至多40天或更長暴露時間)，具有主觀性，高度依賴於暴露幾何形狀，並且依賴於進行評估的人員。因此，這些方法不易再現。耐腐蝕性數據為定性的，因此可接受的塗層的相對性能不能被容易確定。任何新的測試方法必須和傳統的、可接受的標準環境艙測試方法關聯良好，必須可再現，並且必須提供未知的直接金屬(DTM)的耐腐蝕塗層的定性和定量的評級。
[0003]已經報告了實驗性的減少測試時間的腐蝕測試方法。這些方法主要利用電化學阻抗譜(EIS)或交流阻抗技術。由於這些基於交流阻抗的方法通常僅提供對檢測暴露時間的早期階段的腐蝕更敏感的工具，腐蝕過程本身並未被這些方法加速。因此，這些方法在取得有意義的數據之前仍然需要相對長的暴露時間。獲得有意義腐蝕數據所需的時間長度接近於標準方法的時間長度。更重要地，通過這些方法獲得的耐腐蝕性數據，尤其是在初始暴露時間，主要由塗層的本徵缺陷來指明。一般在塗覆樣品製備之前產生的這些本徵缺陷不一定與塗層的實際性能相關。如果數據沒有被正確分析，可能得到誤導性的信息。因此，標準的常規方法仍然受青睞。因此，仍存在對以下裝置和方法的需要，所述裝置和方法不僅加速保護性塗覆的金屬基底的腐蝕，而且模擬通常在工作環境中可見的腐蝕，例如機動車車身使用期間經歷的那些。

【發明內容】

[0004]本發明涉及用於評估施用於陽極表面之上的陽極塗層的耐腐蝕性以及施用於陰極表面之上的陰極塗層的耐腐蝕性的方法，所述方法包括:
[0005](i)將所述陽極密封地置於位於耐腐蝕性評估儀的腔室上的陽極夾持器中，所述腔室在其中包含電解質，使得所述陽極塗層的一部分暴露於所述電解質，所述陽極塗層的所述部分在其上具有陽極缺陷；
[0006](ii)將所述陰極密封地置於位於所述腔室上的陰極夾持器中，使得所述陰極塗層的一部分暴露於所述電解質，所述陰極塗層的所述部分在其上具有陰極缺陷；
[0007](iii)通過位於所述計算機內的可用存儲介質上駐留的計算機可讀程序代碼工具操控所述評估以的計算機，並且所述工具配置為使所述計算機執行以下步驟，所述步驟包括:[0008]a)使所述陽極塗層的所述部分和所述陰極塗層的所述部分經歷啟動期；
[0009]b)操控與所述計算機連通並連接至所述陰極和所述陽極的阻抗測量裝置以預設間隔測量所述啟動期期間的阻抗A，以產生所述阻抗A的nl組，所述阻抗在預設的100000Hz至KT6Hz的交流電頻率下測量，所述交流電具有IOmV至5OmV的振幅並由與所述計算機連通的可變功率交流發電機提供，所述可變功率交流發電機具有連接至所述陰極和陽極的交流輸出引線；
[0010]c)對於所述nl組中的每個所述阻抗A，生成A阻抗奈奎斯特圖；
[0011]d)通過以下步驟確定啟動溶液電阻(staRS1.nl):
[0012]1.測量所述A阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述A阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述A阻抗奈奎斯特圖中指向高啟動溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗A在所述高啟動溶液頻率下的實部；以及
[0013]2.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，重複所述步驟(d) (I);
[0014]e)通過以下步驟確定啟動電阻(staRsta.nl):
[0015]1.測量所述A阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述A阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述A阻抗奈奎斯特圖中指向低啟動電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗A在所述低啟動電阻頻率下的實部；以及
[0016]2.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，重複所述步驟(e) (I);
[0017]D操控可變功率直流發電機以階梯方式施加預設直流電壓Vl持續預設時段Tl，其中與所述計算機連通並連接至所述陰極和所述陽極的所述直流測量裝置用於測量所述預設直流電壓，並且其中所述預設直流電壓Vl的範圍為0.1毫伏至10伏，並且所述預設時段Tl的範圍為半小時至100小時；
[0018]g)操控所述阻抗測量裝置在每個所述預設時段的終點，在所述可變功率交流發電機提供的交流電的所述預設頻率下測量阻抗B，以產生所述阻抗B的n2組；
[0019]h)對於所述n2組中的每個所述阻抗B，生成B阻抗奈奎斯特圖；i)通過以下步驟確定加速溶液電阻(stpRS1.n2):
[0020]1.測量所述B阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述B阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述B阻抗奈奎斯特圖中指向高加速溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗B在所述高加速溶液頻率下的實部；
[0021]2.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，重複所述步驟(i) (l)j)通過以下步驟確定加速電阻(stpRstp.n2):
[0022]1.測量所述B阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述B阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述B阻抗奈奎斯特圖中指向低加速電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗B在所述低加速電阻頻率下的實部；以及
[0023]2.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，重複所述步驟(j) (I);
[0024]k)使所述陽極塗層的所述部分和所述陰極塗層的所述部分在各個所述預設時段Tl之間經歷預設恢復期T2;[0025]I)操控所述阻抗測量裝置在每個所述預設恢復期T2的終點，在所述可變功率交流發電機提供的交流電的所述預設頻率下測量阻抗C，以產生所述阻抗C的n3組；
[0026]m)對於所述n3組中的每個所述阻抗C，生成C阻抗奈奎斯特圖；
[0027]η)通過以下步驟確定恢復溶液電阻(K1S1.n3):
[0028]1.測量所述C阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述C阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述C阻抗奈奎斯特圖中指向高恢復溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗C在所述高恢復溶液頻率下的實部；
[0029]2.對於所述n3組中的每個所述阻抗C，重複所述步驟(η) (I);
[0030]ο)通過以下步驟確定恢復電阻υΚε。.η3):
[0031]1.測量所述C阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述C阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述C阻抗奈奎斯特圖中指向低恢復電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗C在所述低恢復電阻頻率下的實部；以及
[0032]2.對於所述η3組中的每個所述阻抗C，重複所述步驟(O) (I);
[0033]ρ)通過使用以下等式計算所述陽極和所述陰極對的耐腐蝕性能(RpOTf):
[0034]Rperf = [ Σ stafnl (staRsta.nl-staRSol.nl) ]/η1+[Σ stpfn2 (stpRstp.n2-stpRSol.η2) ] /n2+BKecfn3n.n3-KecRS1.n3)]/n3，其中 nl、n2、n3 和 n3 的範圍為 I 至 100;並且 stafnl、stpfn2、和Eecfn3的範圍為0.0000001至I;以及
[0035]q)使計算機40操控計算機顯示器52以:
[0036](ql)顯示所述耐腐蝕性能(Rperf)，
[0037](q2)操控印表機54列印所述耐腐蝕性能(RpOTf)，
[0038](q3)將所述耐腐蝕性能(Rpert)傳輸至遠程計算機56或遠程資料庫，或者
[0039](q4)它們的組合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1大體上示出在陽極發生的陽極金屬溶解的過程。
[0041]圖2大體上示出在陰極發生的分層過程。
[0042]圖3示出本發明耐腐蝕性評估儀的一個實施例的縱向剖面圖。
[0043]圖4A、4B、4C、4D、4E和4F表示用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具的流程圖，所述工具在圖3中所示的本發明裝置中使用。
[0044]圖5示出本發明方法中使用的典型方案之一。
[0045]圖6和7示出陽極和陰極塗層上刻意製造的人為缺陷，以暴露金屬陽極和陰極的下方表面。
[0046]圖8示出本發明另一個實施例的平面圖，其提供了多個腔室。
[0047]圖9示出本發明另一個實施例的平面圖，其提供了腐蝕測試過程中生成的氣體的快速逸出。
[0048]圖10示出啟動期獲自電塗層H阻抗A的A阻抗奈奎斯特圖。
[0049]圖11示出所獲A阻抗的nl組的A阻抗奈奎斯特圖。
[0050]圖12示出在高啟動溶液頻率下，圖10中阻抗A的A阻抗奈奎斯特圖放大的左邊部分。
[0051]圖13示出在低啟動電阻頻率下，圖10中阻抗A的A阻抗奈奎斯特圖放大的右邊部分。
[0052]圖14示出通過使用本發明的腐蝕性評估方法獲得的結果相對於通過使用已知的常規環狀腐蝕性評估測試獲得的那些的相關性和對比性。
【具體實施方式】
[0053]單層或多層保護性塗層的耐腐蝕性評估，例如得自通常施用於金屬基底(例如鋼、鋁和銅)之上的機動車OEM漆、機動車修補漆、船舶漆、飛機漆、建築漆、工業漆、橡膠化塗層、聚四氟乙烯塗層、或富鋅底漆的那些，對於確定產品例如機動車、輪船或起重機的工作壽命非常重要。
[0054]當金屬基底例如機動車車身暴露於大氣中時，其表面被空氣中水分的冷凝產生的水薄膜覆蓋，儘管由於所述膜的極小厚度，薄膜可能不可見。由於金屬基底的不一致性，許多電化學腐蝕微電池可在水膜下的金屬基底表面形成。此類不一致性可來自金屬的化學組成的不同、金屬微觀結構的不同，或由於金屬表面機械應力的不同。此類不一致性可導致表面上電極電位的形成。據信當表面金屬被電解質覆蓋時，例如水分冷凝形成的水，具有較低電極電位的位置變成陽極，具有較高電極電位的位置變成陰極。這些覆蓋有電解質的陽極和陰極，跨金屬的表面之上可形成許多電化學腐蝕微電池，繼而產生腐蝕。可工作的腐蝕電池一般由三個子過程構成:陽極過程、陰極過程、和傳遞離子物質的電解質通路。腐蝕中的陽極過程為金屬失去電子以形成其陽離子物質，並且因此可溶解於所述電解質中，如以下方式所示:
[0055]2Fe-4e (電子)=2Fe2+ (離子)...1
[0056]當所述條件為中性時，腐蝕中的陰極過程為氧的還原，按以下方式獲得陽極釋放的電子:
[0057]02+2H20+4e (電子)=40F.....2
[0058]陰極過程所需的這種氧一般來自於水中溶解的氧。在所述電解質中，例如水，陽極釋放的Fe2+向陰極傳輸，並且同時，陰極產生的0H_向陽極傳輸。最後，它們彼此中和以保持電解質處於中性條件下。對於可工作的腐蝕微電池，陽極和陰極過程必須同時發生。一旦它們中的任一者消除後，腐蝕停止。對於塗覆體系的腐蝕，類似的腐蝕機理發生，但具有以下所述的一些特殊特徵:
[0059]由於金屬表面塗層的覆蓋，水滲透通過塗層的厚度以達到塗層/金屬基底的界面需要很長時間。腐蝕只有在水接近金屬表面時或者更具體地塗層/金屬基底的界面才發生。然而，如果塗層具有缺陷，例如微裂縫，腐蝕可在這些缺陷中立即發生。因此，通過常規的交流阻抗評估方法獲得的本徵缺陷指明的或曲解的腐蝕數據，可能不代表塗層實際的真實性能。如陰極反應所表示(上述等式2)，當腐蝕發生時，陰極區域的pH明顯升高。對於許多塗層製劑而言，提高的PH促進塗層膜與金屬基底的分層，這是塗層失效的主要模式之
O
[0060]在工作條件下，這些微陽極和微陰極跨整個金屬基底表面無規分布，並且它們不是可分辨的。然而，在本發明的裝置和方法中，陽極和陰極是分隔的，使得這些陽極和陰極過程可控並可分別加速。
[0061 ] 本發明的優選實施例提供:
[0062]交流阻抗方法，其適用於敏感地檢測由塗層膜下金屬基底的腐蝕導致的任何變化；
[0063]所述裝置和方法中與陽極分隔的陰極，使得人們可分別單獨控制並且加速在陰極和陽極上發生的腐蝕過程；
[0064]陽極和陰極上提供了人為缺陷使得本徵缺陷的效應可被消除。
[0065]本發明提供在多種受控和加速條件下全面評估塗層性能的裝置和方法。在啟動期，塗層性能在自然條件下評估。在加速期內，塗層性能在加速條件下評估。在此期間，通過跨陰極和陽極順序施加的加速的直流電壓的方式，在陽極點的陽極腐蝕過程和在陰極點的分層過程分別並逐漸加速。同時評估陽極點的抑制效應和陰極點的抗分層性。在恢復期，當加速的直流電壓跨陰極和陽極施加時發生的嚴重腐蝕被終止後，評估塗層的恢復性能。
[0066]圖1和2示出本發明在陽極(圖1)發生的典型的陽極溶解過程以及在陰極(圖
2)發生的分層過程。
[0067]圖1示出施用於金屬基底110之上的典型多塗層體系的本發明裝置的陽極端，圖1包括施用於金屬基底110之上的乾燥轉化塗層(磷酸酯層)112，其厚度的範圍通常為2至50納米，隨後是電塗覆底漆114的乾燥層，其厚度的範圍通常為25至250微米，然後是底層或者密封-底層的組合116的乾燥層，其厚度的範圍對於密封層通常為20至50微米，並且對於底層(著色塗層)，為50微米至120微米。通常，底層116由透明塗層118的乾燥層保護，其厚度的範圍為30微米至100微米。標準化的缺陷由缺陷120表示，所述缺陷使金屬基底110暴露於電解質122，例如含有溶解氧的3%氯推移，基底110的表面腐蝕以形成凹坑124，鏽皮等。然後缺陷120的尺寸由於腐蝕可隨時間增大，然後所述缺陷120使多塗層與金屬基底110分隔並且腐蝕並破壞下方表面。
[0068]圖2示出本發明裝置的陰極端。圖2示出施用於汽車金屬車身210之上的典型的多塗層，其包括施用於金屬基底210之上的轉化塗層212的乾燥層，隨後是電塗覆底漆214的乾燥層，隨後是底層216的乾燥層，隨後是透明塗層218的乾燥層，全部具有上述段落提及的厚度。標準化的缺陷由缺陷220表示，所述缺陷使金屬基底210暴露於電解質222，例如含有溶解氧的3%氯化鈉。當由施加的直流電壓驅動發生陰極反應時，據信由於氧的還原陰極點PH將升高，並且較高的pH將促進多塗層從金屬基底210分層，從而進一步暴露下方金屬表面。此外，如果所施加的直流電壓足夠高，則產生氫224，通過逐漸產生的氫氣泡的機械作用可進一步促進分層過程226 (示於圖2中)。
[0069]因此，有必要開發測試裝置和方法以快速地評估保護性塗層的耐腐蝕性。本發明的腐蝕評估儀I的一個實施例示於圖3中。評估儀I包括腔室10，其通常由惰性材料例如玻璃製成以在其中保持電解質12。腔室10優選地為圓柱體形狀。一些典型的電解質可包括以100重量份的水溶液計包含3重量份濃度的氯化鈉的水溶液，或模擬酸雨的水溶液或腐蝕性化學溶液，例如可能暴露於製造設備的那些。通常，優選地使用包含氯化鈉的水溶液。
[0070]腔室10的一端設有帶凸緣的開口 14，在其上可安裝陽極夾持器16以保持陽極18，所述陽極由多種類型的鋼、鋁和銅製成。陽極18塗覆有由單層或多層保護性塗層製得的陽極塗層20，所述保護性塗層得自機動車OEM漆、機動車修補漆、船舶漆、飛機漆、建築漆、工業漆、橡膠化塗層、聚四氟乙烯塗層、或富鋅底漆。一種預防電解質12滲漏的方法可為提供『0』形環22，其保持在開口 14凸緣上的環形溝槽內，從而陽極夾持器16抵靠『0』形環22保持陽極18。陽極夾持器16可由柔性材料製成，例如橡膠，或者其可為夾持陽極18的夾具。陽極塗層20設有陽極缺陷24，其使陽極18的表面暴露於電解質12。
[0071]腔室10的另一端設有帶凸緣的開口 26，在其上可安裝陰極夾持器28以保持陰極30，所述陰極由多種類型的鋼、鋁和銅製成。陰極30塗覆有由單層或多層保護性塗層製得的陰極塗層32，所述保護性塗層得自機動車OEM漆、機動車修補漆、船舶漆、飛機漆、建築漆、工業漆、橡膠化塗層、聚四氟乙烯塗層、或富鋅底漆。一種預防電解質12滲漏的方法可為提供『0』形環22，其保持在開口 26凸緣上的環形溝槽內，從而陰極夾持器28抵靠『0』形環22保持陰極30。陰極夾持器28可由柔性材料製成，例如橡膠，或者其可為夾持陰極30的夾具。陰極塗層32設有陰極缺陷36，其使陰極30的表面暴露於電解質12。
[0072]評估儀I還包括具有直流輸出引線41的常規可變功率直流發電機38，所述引線連接至陽極18和陰極30，使得期望的直流電壓跨陽極18、陰極30和電解質12可被施加持續期望的時段。可變功率直流發電機38還與常規計算機40連通,例如Dell ComputerCorporation of Round Rock, Texas提供的計算機。評估儀I設有直流測量裝置42,以用於測量跨陽極18、陰極30、和電解質12施加的直流電壓。直流測量裝置42還與計算機40連通。
[0073]評估儀I還包括具有交流輸出弓丨線46的常規可變功率交流發電機44，所述引線連接至陽極18和陰極30以用於跨陽極18、陰極30和電解質12以可變頻率施加期望的交流電壓持續期望的時段。可變功率交流發電機44還與計算機40連通。一般來講，施加的交流電壓為約IOmV至50mV (毫伏)，優選20mV至30mV。
[0074]評估儀I還包括具有引線 48的阻抗測量裝置46，所述引線連接至陽極18和陰極30，以用於測量跨陽極18、陰極30、和電解質12的阻抗。阻抗測量裝置46還與計算機40連通。以下解釋提供了阻抗測量中利用的基本概念。
[0075]阻抗為更通用的參數，描述電路阻礙電流流動的能力。電流可由複變函數表徵的振幅和頻率來充分地表徵。類似地，阻抗也通常被描述為複變函數。由於其通過簡單地設定頻率(f)為零而還包括直流電流的情形，阻抗更通用。
[0076]電路的阻抗(Z)可通過三個理想電元件即電感器(L)、電容器(C)、和電阻器(R)的組合按照以下等式來描述:
[0077]Z(L) =j2 JifL(3)
[0078]Z(C) = -jl/(2 3i fC)(4)
[0079]Z(R) =R(5)
[0080]其中:f為以Hz為單位的頻率
[0081]L為電感的量
[0082]C為電容的量
[0083]J為複變函數的符號；V -1
[0084]可說明電阻器的阻抗獨立於頻率，而電感器的阻抗作為頻率的函數而增加，並且電容器的阻抗與頻率成反比。如上提及，在大多數情況下，電路的阻抗(2)通常為三個理想電元件的組合，並且實際阻抗可通過以下複變函數來描述:
[0085]Z (L, C，R) =Z (L) +Z (C) +Z (R) = R+j (2 π fL-1/ (2 JifC))=實部 + j 虛部.....(6)
[0086]評估儀I還包括位於計算機40內的計算機可用存儲介質50，所述計算機40與可變功率直流發電機38、直流測量裝置42、可變功率交流發電機44和阻抗測量裝置46連通，其中計算機可讀程序代碼工具400 (圖4A、4B、4C、4D、4E和4F中所述)駐留在所述計算機可用存儲介質50內。
[0087]計算機可讀程序代碼工具400包括:
[0088]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具410，以使計算機40使陽極塗層20的所述部分和陰極塗層32的所述部分經歷啟動期，所述啟動期的範圍可為半小時至1000小時、優選地3至15小時。
[0089]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具412，以使計算機40操控所述阻抗測量裝置46以預設間隔測量所述啟動期期間的阻抗A，以產生所述阻抗A的nl組，所述阻抗在預設的100000Hz至KT6Hz的交流電頻率下測量，所述交流電具有IOmV至50mV的振幅並由可變功率交流發電機44提供；預設間隔的範圍為半小時至十小時。
[0090]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具413，以使計算機40對於所述nl組中的每個所述阻抗A生成A阻抗奈奎斯特圖，參見圖10和11。
[0091]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具414，以使計算機40通過以下步驟確定啟動溶液電阻(staRsol.nl):
[0092]1.參見圖12，測量所述A阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述A阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述A阻抗奈奎斯特圖中指向高啟動溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗A在所述高啟動溶液頻率下的實部；以及
[0093]2.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，重複所述步驟(I)。
[0094]高啟動溶液頻率的範圍可為約500Hz至約100000Hz、優選地約5000Hz至約10000Hz。
[0095]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具416，以使計算機40通過以下步驟確定啟動電阻(staRsta.nl):
[0096]1.參見圖13，測量所述A阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述A阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述A阻抗奈奎斯特圖中指向低啟動電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗A在所述低啟動電阻頻率下的實部；以及
[0097]2.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，重複所述步驟(I)。
[0098]低啟動電阻頻率的範圍可為約KT1Hz至約10_6Hz、優選地約KT2Hz至約10_3Hz。
[0099]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具418，以使計算機40操控可變功率直流發電機38以階梯方式施加預設直流電壓Vl持續預設時段Tl，其中與計算機40連通並連接至陰極30和陽極18的直流測量裝置42用於測量所述預設直流電壓，並且其中所述預設直流電壓Vl的範圍為0.1毫伏至10伏、優選地0.5伏至4伏，通常具有0.5伏的增量。預設時段Tl的範圍為半小時至100小時。直流電壓越高，預設時段應越短，並且直流電壓越低，預設時段應越長。應當理解預設時段Tl對於所有步驟可以相同，或者如果希望的話它可隨步驟增加或減少。圖5示出本發明方法中使用的典型方案，所述方案涉及階梯形式。
[0100]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具420，以使計算機40操控阻抗測量裝置46在每個所述預設時段的終點，在可變功率交流發電機44提供的交流電的所述預設頻率下測量阻抗B，以產生所述阻抗B的n2組；
[0101 ] 用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具421，以使計算機40對於所述n2組中的每個所述阻抗B生成B阻抗奈奎斯特圖；這些奈奎斯特圖將與圖10至13中早先描述的那些類似。
[0102]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具422，以使計算機40通過以下步驟確定加速溶液電阻(stpIUn2):
[0103]1.測量所述B阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述B阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述B阻抗奈奎斯特圖中指向高加速溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗B在所述高加速溶液頻率下的實部；以及
[0104]2.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，重複所述步驟(I)。
[0105]高加速溶液頻率的範圍可為約500Hz至約100000Hz、優選地約5000Hz至約10000Hz。
[0106]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具424，以使計算機40通過以下步驟確定加速電阻(stpRstp.n2):
[0107]1.測量所述B阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述B阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述B阻抗奈奎斯特圖中指向低加速電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗B在所述低加速電阻頻率下的實部；以及
[0108]2.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，重複所述步驟(j) (I);
[0109]低加速電阻頻率的範圍可為約KT1Hz至約10_6Hz、優選地約KT2Hz至約10_3Hz。
[0110]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具426，以使計算機40使陽極塗層20的所述部分和陰極塗層32的所述部分在各個所述預設時段Tl之間經歷預設恢復期T2。通常，預設恢復期T2的範圍為半小時至10小時、優選地範圍為30分鐘至3小時。應當理解預設恢復期T2對於所有步驟可以相同，或者如果希望的話它可隨步驟增加或減少。
[0111]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具428，以使計算機40操控阻抗測量裝置46在每個所述預設恢復期T2的終點，在可變功率交流發電機44提供的交流電的所述預設頻率下測量阻抗C，以產生所述阻抗C的n3組；
[0112]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具429，以使計算機40對於n3組中的所述阻抗C生成C阻抗奈奎斯特圖。這些奈奎斯特圖將與圖10至13中早先描述的那些類似。
[0113]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具430，以使計算機40通過以下步驟確定恢復溶液電阻:
[0114]1.測量所述C阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述C阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述C阻抗奈奎斯特圖中指向高恢復溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗C在所述高恢復溶液頻率下的實部；
[0115]2.對於所述n3組中的每個所述阻抗C，重複所述步驟(I)。[0116]高恢復溶液頻率的範圍可為約500Hz至約100000Hz、優選地約5000Hz至約10000Hz。
[0117]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具432，以使計算機40通過以下步驟確定恢復電阻(-R1^n3):
[0118]1.測量所述C阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述C阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述C阻抗奈奎斯特圖中指向低恢復電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗C在所述低恢復電阻頻率下的實部；以及
[0119]2.對於所述n3組中的每個所述阻抗C，重複所述步驟(1)。
[0120]低恢復電阻頻率的範圍可為約KT1Hz至約10_6Hz、優選地約KT2Hz至約10_3Hz。
[0121]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具434，以使計算機40通過使用以下等式計算陽極 18 和陰極 30 對的耐腐蝕性能(Rperf) =Rperf = [Xstafnl (staRsta.nl-staRSoLnl)]/η1+[Σ st^n2 (stpRstp.ZpRsol.η2)]/η2+[Σ Eecfn3 (EecREec.n3_KecRSol.n3) ]/n3,
[0122]其中nl、n2、n3和n3的範圍為I至100，優選地nl的範圍為5至15，n2和n3的範圍為3至10;並且stafnl、stpUjP Keefn3的範圍為0.0000001至I，優選地範圍為0.1至I。一般來講，n2等於n3。為明確起見，如果nl為5，那麼在(Σ)內，分子中的nl則為1、2、3、
4、和5,並且分母中的nl則為5。
[0123]用於配置計算機可讀程序代碼裝置的工具436，以使計算機40: [0124](ql)操控計算機顯示器以顯示所述耐腐蝕性能(Rpert)；
[0125](q2)操控印表機列印所述耐腐蝕性能(RpOTf)；
[0126](q3)將所述耐腐蝕性能(RpOTf)傳輸至遠程計算機或遠程資料庫；或者
[0127](q4)它們的組合。
[0128]圖5示出本發明方法中使用的典型方案之一。執行測試的總時間的範圍可為2小時至350小時、優選地20小時至40小時。
[0129]優選地，為操作簡單和方便，可變功率直流發電機38，直流測量裝置42，可變功率交流發電機44以及阻抗測量裝置46可以全部置於單一的獨立單元內。此類單元獲自位於Farnborough, Hampshire, United Kingdom 處的 Solartron Analytical。可訪問以下網址以獲取這些裝置的進一步信息(http://www.οlartronanalytical.0m/index, htm)。
[0130]為消除塗層本徵缺陷的影響， 申請人:得到一個令人驚奇的發現，當跨陰極和陽極施加直流電壓時，通過在陰極和陽極塗層上刻意製造尺寸和形狀已知的標準化的缺陷並且使下方陽極/陰極表面暴露於電解質，下方陽極的陽極溶解和下方陰極的分層過程能夠以可預測和可再現的方式明顯加速。圖6示出此類在陽極或陰極塗層612之上刻意製造的缺陷618、620、和622，所述陽極或陰極塗層612施用於陰極或陽極610之上，所述陰極或陽極610與具有『0』形環616的腔室614相對定位。儘管缺陷618由於使陰極或陽極610的下方表面暴露於所述電解質而是可接受的，而缺陷622由於不使陰極或陽極610的下方表面暴露於所述電解質而是不可接受的，但最期望的缺陷為缺陷620。
[0131]優選地，如圖7所示，陽極或陰極缺陷包括設置在塗層710上的多個圓形開口 712，所述開口使陽極或陰極的下方表面暴露於所述電解質。圓形開口 712具有在5微米至5毫米、優選地5微米至I毫米範圍內 的直徑。各個圓形開口 712均勻地彼此分隔開圓形開口712直徑的10至2000倍。因此，由一個開口 712上區714所示的腐蝕效應不會蔓延並影響毗鄰開口 712A的腐蝕過程。作為另外一種選擇，陽極或陰極塗層710可設有在所述陰極或陽極的每平方釐米上I至100個圓形開口 712。
[0132]優選地，陽極18和陰極30具有相同形狀(優選地圓形)和厚度。優選地，陽極塗層20與陰極塗層32相同，並且優選地，陽極缺陷24與陰極缺陷36相同。因此，陰極組和陽極組之間的任何偏差都可消除。
[0133]評估儀I可設有熱夾套54以將電解質12的溫度保持在期望的溫度。通常，熱傳遞流體56例如水可用於將電解質12的溫度保持在0.5°C至99.5°C的範圍內。與計算機40連通的常規溫度探針58可用於將電解質12的溫度保持在期望的溫度。
[0134]評估儀I可配置為提供兩個或更多個腔室，從而所有此類腔室可保持在類似條件下，以比較一組保護性塗層與其它的耐腐蝕性，即具有不同類型陰極塗層施用於其上的陰極可用於比較塗層分層性能(分層越少，塗層耐腐蝕性能越好)。相似地，與相應陰極配對的具有相同的施用於其上的陽極塗層的陽極可以比較一種類型的所述陽極塗層和另一種類型的所述陽極塗層的耐腐蝕性。優選地，每個配對的陰極和陽極都將具有相同的施用於其上的塗層。圖8示出多腔室800的構造，從而腔室810內包封有熱夾套812。
[0135]圖9所示，本發明的另一個實施例900包括形成倒置? (λ)支架914的陽極組件910和陰極組件912，以允許電解質916在使用期間產生的任何氣體或安裝期間附著至塗覆的試樣片表面的氣泡容易地逸出圓柱形腔室918，所述腔室可設有具有入口 924和出口926的熱夾套920，所述熱夾套包含熱傳遞流體922。腔室918還可設有溫度計槽928和支撐件930。
`[0136]可選擇地， 申請人:還設想本發明的另一個實施例，其中倒置『U』( η )形式的腔室具有定位於倒置『U』形腔室的每個支角底部的陽極和陰極，其在倒置『U』形腔室的頂點處具有開口，以允許電解質使用期間產生的任何氣體容易地逸出所述腔室。
[0137]本發明還涉及利用圖3中描述的評估儀I的方法。所述方法通過利用以下步驟評估施用於陽極18表面之上的陽極塗層20的耐腐蝕性以及施用於陰極30表面之上的陰極塗層32的耐腐蝕性:
[0138](i)將陽極18密封地置於位於耐腐蝕性評估儀I的腔室10上的陽極夾持器16中，所述腔室10在其中包含電解質12，使得陽極塗層20的一部分暴露於電解質12，陽極塗層20的所述部分在其上具有陽極缺陷24;
[0139](ii)將陰極30密封地置於位於腔室10上的陰極夾持器28中，使得陰極塗層32的一部分暴露於電解質12，陰極塗層32的所述部分在其上具有陰極缺陷36;
[0140](iii)通過位於計算機40內的可用存儲介質50上駐留的計算機可讀程序代碼工具400操控評估儀I的計算機40 (圖4A、4B、4C、4D、4E和4F所示)，並且所述工具配置為使計算機40執行以下步驟，所述步驟包括:
[0141]a.使陽極塗層20的所述部分和陰極塗層30的所述部分經歷啟動期；
[0142]b.操控與計算機40連通並連接至陰極30和陽極18的阻抗測量裝置46以預設間隔測量所述啟動期期間的阻抗A，以產生所述阻抗A的nl組，所述阻抗在預設的100000Hz至10_6Hz的交流電頻率下測量,所述交流電具有IOmV至50mV的振幅並由與計算機40連通的可變功率交流發電機44提供，可變功率交流發電機44具有連接至陰極30和陽極18的交流輸出引線46;
[0143]c.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，生成A阻抗奈奎斯特圖；
[0144]d.通過以下步驟確定啟動溶液電阻(StaRS1.nl):
[0145]1.測量所述A阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述A阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述A阻抗奈奎斯特圖中指向高啟動溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗A在所述高啟動溶液頻率下的實部；以及
[0146]2.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，重複所述步驟(d) (I);
[0147]e.通過以下步驟確定啟動電阻(StaRsta.nl):
[0148]1.測量所述A阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述A阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述A阻抗奈奎斯特圖中指向低啟動電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗A在所述低啟動電阻頻率下的實部；以及
[0149]2.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，重複所述步驟(e) (I);
[0150]f.操控可變功率直流發電機38以階梯方式施加預設直流電壓Vl持續預設時段Tl，其中與計算機40連通並連接至陰極30和陽極18的直流測量裝置42用於測量所述預設直流電壓，並且其中所述預設直流電壓Vl的範圍為0.1毫伏至10伏，並且所述預設時段Tl的範圍為半小時至100小時；
[0151]g.操控阻抗測量裝置46在每個所述預設時段的終點，在可變功率交流發電機44提供的交流電的所述預設頻率下測量阻抗B，以產生所述阻抗B的所述n2組；
[0152]h.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，生成B阻抗奈奎斯特圖；
[0153]1.通過以下步驟確定加速溶液電阻(stpRS1.n2):
[0154]1.測量所述B阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述B阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述B阻抗奈奎斯特圖中指向高加速溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗B在所述高加速溶液頻率下的實部；
[0155]2.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，重複所述步驟(i) (I)
[0156]j.通過以下步驟確定加速電阻(stpRsmn2):
[0157]1.測量所述B阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述B阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述B阻抗奈奎斯特圖中指向低加速電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗B在所述低加速電阻頻率下的實部；以及
[0158]2.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，重複所述步驟(j) (I);
[0159]k.使陽極塗層20的所述部分和陰極塗層32的所述部分在各個所述預設時段Tl之間經歷預設恢復期T2;
[0160]1.操控阻抗測量裝置46在每個所述預設恢復期T2的終點，在所述可變功率交流發電機44提供的交流電的所述預設頻率下測量阻抗C，以產生所述阻抗C的n3組；
[0161]m.對於所述n3組中的每個所述阻抗C，生成C阻抗奈奎斯特圖；
[0162]η.通過以下步驟確定恢復溶液電阻(Kec；RS1.n3):
[0163]1.測量所述C阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述C阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述C阻抗奈奎斯特圖中指向高恢復溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗C在所述高恢復溶液頻率下的實部；
[0164]2.對於所述n3組中的每個所述阻抗C，重複所述步驟(η) (I);
[0165]ο.通過以下步驟確定恢復電阻(KeeRKec;.n3):
[0166]1.測量所述C阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述C阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述C阻抗奈奎斯特圖中指向低恢復電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗C在所述低恢復電阻頻率下的實部；以及
[0167]2.對於所述n3組中的每個所述阻抗C，重複所述步驟(O) (I);
[0168]p.通過使用以下等式計算所述陽極和所述陰極對的耐腐蝕性能(RpOTf):
[0169]Rperf = [ Σ stafnl (staRsta.nl-staRSol.nl) ]/η1+[Σ stpfn2 (stpRstp.n2-stpRSol.η2) ] /n2+BKecfn3n.n3-KecRS1.n3)]/n3，其中 nl、n2、n3 和 n3 的範圍為 I 至 100;並且 stafnl、stpfn2、和Eecfn3的範圍為0.0000001至I;以及
[0170]q.使計算機40操控計算機顯示器52以:
[0171](ql)顯示耐腐蝕性能(Rperf)，
[0172](q2)操控印表機54列印耐腐蝕性能(Rpert)，
[0173](q3)將耐腐蝕性能(Rpert)傳輸至遠程計算機56或遠程資料庫，或者
[0174](q4)它們的組合。
[0175]本發明的方法可用於比較一種塗層和另一種塗層的耐腐蝕性，在類似條件和方案下通過利用多個例如圖8中所示的那些腔室測試它們。可將具有施用於其上的不同類型的陰極塗層的陰極與具有施用於其上的不同類型的陽極塗層的所述陽極進行比較，以評估一種類型的陰極塗層相對於另一種類型的陰極塗層的抗分層性。應當理解，每一組陰極和陽極對都具有施用於其上的相同塗層。同時，可將具有施用於其上的不同類型的陽極塗層的陽極進行比較，以評估一種類型的陽極塗層相對於另一種類型的陽極塗層的耐腐蝕性。
[0176]SM
[0177]來自常規腐蝕測試方法的對比腐蝕數據:
[0178]常規的40天環狀腐蝕測試與本發明的腐蝕測試之間的相關性通過使用八個常規的電塗層體系執行。為了改變腐蝕性能，將八個電塗層體系施加在由冷軋鋼製備的測試樣板上，所述八個電塗層體系命名為塗層A、B、C、D、RG、H和I，包括不同的磷酸酯預處理、不同的配方、不同的烘焙溫度和烘焙時間。所有測試樣板的尺寸、形狀和厚度是相同的。塗覆的測試樣板被定義為試樣片。施加塗層並固化之後，各試樣片被劃線具有網格圖案。用於相關性檢驗中的常規的40天環狀腐蝕測試使用了 40個腐蝕測試循環。每個循環持續24小時，包括前8小時的電解質噴霧暴露，包括由半小時暴露於電解質噴霧中接著一個半小時的重複的靜置時期組成的重複的工序。所使用的電解質是0.9%NaCl、0.l%CaCl2和0.25%NaHC03的混合物，所有都是以總重量的重量百分比計的。前述八小時電解質噴霧暴露之後是在50°C和100%RH下8.0小時的溼度暴露，然後是在60°C烘箱中的8.0小時的暴露。測試中對於每個電塗層體系都使用雙份的試樣片。對上述常規的腐蝕測試之後的每個試樣片使用常規的蠕變測量裝置經歷蠕變測試，並且以毫米為單位報告蠕變。然後將蠕變數據通過使用以下等式轉換為耐腐蝕性:[0179]當量耐腐蝕性(Ω) = B/蠕變=300000/蠕變
[0180]其中B是轉化因子，以Ω/mm為單位，其可受所使用的金屬基底種類和腐蝕測試方法的侵蝕性所影響。數據轉化是為了比較目的所需的，因為通過本發明耐腐蝕性評估儀獲得的數據是耐腐蝕性形式的。
[0181]得自本發明腐蝕測試方法的腐蝕數據:
[0182]將八個命名為塗層A、B、C、D、F、G、H和I的電塗層體系施用於試樣片上並固化。在此類試樣片的塗覆表面上鑽六個具有300微米直徑的孔，以分別提供標準化的陽極和陰極缺陷。每個孔都穿過塗層的厚度並止於金屬/塗層的界面。標準化的陽極和陰極缺陷是相同的。
[0183]腐蝕評估儀基於26小時的測試方案，所述測試方案包括12小時的啟動期(直流電壓=O)內的5組交流阻抗測量，隨後為四個預設時段，每個時段在階躍電壓下持續2小時，所述階躍電壓起始於0.5伏，隨後為I伏、2伏、和3伏。在每個預設時段的終點執行一組交流阻抗測量。在各個預設時段之間，存在1.5小時的恢復期。在每個恢復期的終點，進行一組交流阻抗測量。通過使用以下等式計算塗層的耐腐蝕性能:
[0184]Rperf = [Σ s taf nl (staRsta.nl-StaRSo1.nl) I /n I + [ Σ stpf n2 (stpRstp.n2-stpRSol.n2) ] /n2+[XEecfn3(EecREec.n3-EecRSoLn3)]/n3
[0185]其中nl為5，n2為4，並且n3為4，並且stafnl、stpU、和Ke%3全部等於I。
[0186]前述staRsta.nl、stpRstp.n2、和Ke%ec;.n3由10_2Hz處的交流阻抗的實部確定，所述交流阻抗來自每一個在相應時間內獲得的相應交流阻抗測量。staRS1.nl、stpRgn2、和^RS1.n3由100000Hz處的交流阻抗的實部確定，所述交流阻抗來自每一個在相應時間內獲得的相應交流阻抗測量。以下提供了測量前述元件中使用的不同元件的進一步說明:
[0187]本發明的方法獲得的典型的交流阻抗數據(塗層H)可描述於圖10中。阻抗數據使用100000Hz至10_2Hz的頻率掃描獲得。此圖稱作奈奎斯特圖，其中負的虛部作為Y軸以及實部作為X軸。此圖的缺點在於頻率在圖中未明確表示。由於阻抗如早前所述取決於頻率，因此當頻率改變時，阻抗改變。通過在不同頻率(一般從100000Hz至I(T2Hz)下的阻抗數據，電阻組件和電容組件可以分隔開並分別獲得。例如，圖10左邊較遠處，其延伸作為圖12，啟動期內的溶液電阻staRg2可通過選擇在100000Hz下的阻抗的實部而獲得。例如，圖10右邊較遠處，其延伸作為圖13，啟動電阻staRsta.2可通過選擇在10_2Hz下的阻抗的實部而獲得。(staRsta.2-staRS1.2)的值也示於圖10中，其可用於計算所測試的塗層的耐腐蝕性。
[0188]通過本發明的腐蝕評估儀以及常規的環狀腐蝕測試獲得的耐腐蝕性數據示於圖14中。從圖14中看，可容易地觀察到在常規的腐蝕測試方法與本發明的腐蝕測試方法之間具有明顯的相關性。這些兩種方法的相關係數可通過使用皮爾遜積矩相關係數的常規的定義進行計算。所述皮爾遜積矩相關係數是熟知的相關係數，其表示強度和兩個隨機變量之間線性關係的方向。這些兩種方法的相關係數是74%，這相對於任何其他兩種常規塗層評估方法之間的相關係數是非常高的，所述其他兩種常規方法之間的相關係數小於55%。因此，加速的耐腐蝕性評估儀與常規的腐蝕測試方法非常好地相關。
[0189]在塗層評估測試中觀察到的相差主要是由於難製備具有完全相同質量的塗覆樣品以及常規腐蝕測試中使用的評估方法的主觀性質所致。
[0190]在電塗層G上觀察到的相差可用以下方式解釋:[0191]對於相同的電塗層配方來說，預處理應當從最好至最差分級為磷酸鋅、磷酸鐵、無。這種分級根據現有經驗和腐蝕科學知識是熟知的。圖14顯示兩種方法都可正確地識別這種分級(在一組中比較塗層A、B和C並且在第二組中比較塗層F、G和H)。並且從圖14和以下表1中可以看出，大部分數據顯示對於相同的預處理來說，電塗層2性能優於電塗層I (將塗層F與塗層A比較，塗層G與塗層B比較，塗層H與塗層C比較，並且將塗層I與塗層D比較)。本發明的腐蝕評估方法以100%的準確性鑑別出這樣一種趨勢，而常規的環狀腐蝕方法僅以塗層G的一個例外鑑別出了這種趨勢。因此，非常可能的是，通過本發明的方法獲得的塗層G的數據更加準確且更加可信。
[0192]復1
[0193]用於相關性測試的電塗層試樣片
【權利要求】
1.用於評估施用於陽極表面之上的陽極塗層的耐腐蝕性以及施用於陰極表面之上的陰極塗層的耐腐蝕性的方法，包括: (i)將所述陽極密封地置於位於耐腐蝕性評估儀的腔室上的陽極夾持器中，所述腔室在其中包含電解質，使得所述陽極塗層的一部分暴露於所述電解質，所述陽極塗層的所述部分在其上具有陽極缺陷； (ii)將所述陰極密封地置於位於所述腔室上的陰極夾持器中，使得所述陰極塗層的一部分暴露於所述電解質，所述陰極塗層的所述部分在其上具有陰極缺陷； (iii)通過位於計算機內的可用存儲介質上駐留的計算機可讀程序代碼工具操控所述評估儀的計算機，並且所述工具配置為使所述計算機執行以下步驟，所述步驟包括: a)使所述陽極塗層的所述部分和所述陰極塗層的所述部分經歷啟動期； b)操控與所述計算機連通並連接至所述陰極和所述陽極的阻抗測量裝置以預設間隔測量所述啟動期期間的阻抗A，以產生所述阻抗A的nl組，所述阻抗在預設的100000Hz至10_6Hz的交流電頻率下測量,所述交流電具有IOmV至50mV的振幅並由與所述計算機連通的可變功率交流發電機提供，所述可變功率交流發電機具有連接至所述陰極和陽極的交流輸出引線； c)對於所述nl組中的每個所述阻抗A，生成A阻抗奈奎斯特圖； d)通過以下步驟確定啟動溶液電阻(staRS1.nl): .1.測量所述A阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述A阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述A阻抗奈奎斯特圖中指向高啟動溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗A在所述高啟動溶液頻率下的實部；以及. 2.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，重複所述步驟(d)(I); e)通過以下步驟確定啟動電阻(staRsta.nl): . 1.測量所述A阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述A阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述A阻抗奈奎斯特圖中指向低啟動電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗A在所述低啟動電阻頻率下的實部；以及 . 2.對於所述nl組中的每個所述阻抗A，重複所述步驟(e)(I); f)操控可變功率直流發電機以階梯方式施加預設直流電壓Vl持續預設時段Tl，其中與所述計算機連通並連接至所述陰極和所述陽極的所述直流測量裝置用於測量所述預設直流電壓，並且其中所述預設直流電壓Vl的範圍為0.1毫伏至10伏，並且所述預設時段Tl的範圍為半小時至100小時； 9)操控所述阻抗測量裝置在每個所述預設時段的終點，在所述可變功率交流發電機提供的交流電的所述預設頻率下測量阻抗B，以產生所述阻抗B的n2組； h)對於所述n2組中的每個所述阻抗B，生成B阻抗奈奎斯特圖； i)通過以下步驟確定加速溶液電阻(stpRin2): .1.測量所述B阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述B阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述B阻抗奈奎斯特圖中指向高加速溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗B在所述高加速溶液頻率下的實部； .2.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，重複所述步驟(i)(I); j)通過以下步驟確定加速電阻(stpRstp.n2):. 1.測量所述B阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述B阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述B阻抗奈奎斯特圖中指向低加速電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗B在所述低加速電阻頻率下的實部；以及. 2.對於所述n2組中的每個所述阻抗B，重複所述步驟(j)(I); k)使所述陽極塗層的所述部分和所述陰極塗層的所述部分在各個所述預設時段Tl之間經歷預設恢復期T2; I)操控所述阻抗測量裝置在每個所述預設恢復期T2的終點，在所述可變功率交流發電機提供的交流電的所述預設頻率下測量阻抗C，以產生所述阻抗C的n3組；m)對於所述n3組中的每個所述阻抗C，生成C阻抗奈奎斯特圖；η)通過以下步驟確定恢復溶液電阻(K1S1.n3) . 1.測量所述C阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述C阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述C阻抗奈奎斯特圖中指向高恢復溶液頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗C在所述高恢復溶液頻率下的實部； .2.對於所述n3組中的每個所述阻抗C，重複所述步驟(η)(I); ο)通過以下步驟確定恢復電阻(Κε%ε[;.η3) 1.測量所述C阻抗奈奎斯特圖中X軸上的零點與所述C阻抗奈奎斯特圖中所述X軸上的某點之間的距離，在該點處所述C阻抗奈奎斯特圖中指向低恢復電阻頻率的阻抗曲線或外推阻抗曲線與所述X軸相交，以獲得所述阻抗C在所述低恢復電阻頻率下的實部；以及 . 2.對於所述η3組中的每個所述阻抗C，重複所述步驟(ο)(I); P)通過使用以下等式計算所述陽極`和所述陰極對的耐腐蝕性能(Rp?f):
Rperf= [ Σ stafnl (staRsta.nl-StaRso1.η?)]/η1+[Σ stpfn2 (帥Rstp.n2-stpRSol.n2) ]/η2+[Σ Eecfn3 (EecREec.n3-K1S1.n3)]/n3，其中 nl、n2、n3 和 n3 的範圍為 I 至 100;並且 stafnl、stpfn2、和 Kec；fn3 的範圍為0.0000001至I;以及 q)使計算機40操控計算機顯示器52以: (ql)顯示所述耐腐蝕性能(RpCTf)， (q2)操控印表機54列印所述耐腐蝕性能(Rperf), (q3)將所述耐腐蝕性能(RpOTf)傳輸至遠程計算機56或遠程資料庫，或者 (q4)它們的組合。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述陰極和所述陽極由鋼製成。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述陽極塗層和所述陰極塗層得自多層塗料組合物，所述多層塗料組合物包含機動車OEM漆、機動車修補漆、船舶漆、飛機漆、建築漆、工業漆、橡膠化塗層、聚四氟乙烯塗層、或富鋅底漆。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述`腔室被熱夾套包圍以將所述電解質的溫度保持在0.5°C至99.5°C的期望溫度。
5.根據權利要求1所述的方法，其中兩個或更多個所述腔室被熱夾套包圍以將每個所述腔室中的所述電解質的溫度保持在0.5°C至99.5°C的期望溫度。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述陽極塗層與所述陰極塗層相同。
7.根據權利要求1或6所述的方法，其中所述陽極缺陷與所述陰極缺陷相同。
8.根據權利要求1或6所述的方法，其中所述陽極缺陷包括設置在所述塗層上的多個圓形開口，所述開口使所述陽極的所述下方表面暴露於所述電解質。
9.根據權利要求1或6所述的方法，其中所述陰極缺陷包括設置在所述塗層上的多個圓形開口，所述開口使所述陰極的所述下方表面暴露於所述電解質。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述陰極或陽極缺陷包括圓形開口，所述圓形開口各自具有在5微米至5毫米範圍內的直徑，各個所述圓形開口均勻地彼此分隔開所述圓形開口直徑的10至1000倍。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述陰極或陽極缺陷包括在所述陰極或陽極的每平方釐米上I至100個所述圓形開口，所述圓形開口均勻地彼此分隔開，並且其中所述圓形開口具有在5微米至5毫米範圍內的直徑，每個所述圓形開口均勻地彼此分隔開所述圓形開口直徑的10至2000倍。
12.根據權利要求10所述的方法，其中所述陰極或陽極缺陷包括在所述陰極或陽極的每平方釐米上I至100個所述圓形開口，所述圓形開口均勻地彼此分隔開，並且其中所述圓形開口具有在5微米至3毫米範圍內的直徑。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述電解質包含: (a)以100重量份的水溶液計包含3重量份濃度的氯化鈉的水溶液， (b)模擬酸雨的水溶液，或者 (c)腐蝕性化學溶液。
14.根據權利要求1所述的方法，其中所述陽極夾持器和所述陰極夾持器各自形成倒置的『V支架，以允許使用期間生成的任何氣體或安裝期間附著在塗覆的試樣片表面上的氣泡容易地逸出所述腔室。
15.根據權利要求1所述的方法，其中所述陽極夾持器和所述陰極夾持器定位於所述腔室相對的兩端，以允許使用期間生成的任何氣體容易地逸出所述腔室。
16.根據權利要求1所述的方法，其中所述啟動期的範圍為半小時至1000小時。
17.根據權利要求1所述的耐腐蝕性評估儀，其中所述預設間隔的範圍為半小時至10小時。
【文檔編號】G01N17/02GK103502794SQ201180068171
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2011年12月21日 優先權日:2010年12月21日
【發明者】S.H.張, L.F.佩洛斯, R.C.納哈斯 申請人:塗層國外智慧財產權有限公司