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外加电流阴极保护海洋工程防腐?
发布时间:2025-08-29
在海洋工程防腐领域,意大利国家研究委员会的最新研究揭示了ICCP(外加电流阴极保护)系统阳极区极端环境对无杀生物剂涂料的侵蚀机制。研究人员通过构建3×3加速测试矩阵(表1),首次量化了阳极附近强酸高氯环境对污损释放(FR)和自抛光(SP)涂料的协同破坏效应。
实验数据表明,当铂阳极以40mA/cm²电流密度工作时,距阳极10mm处检测到pH骤降至3.0,游离氯浓度达3-6ppm(图2)。这种环境源于氯离子的电化学氧化:2Cl⁻→Cl₂+2e⁻,伴随次氯酸水解:Cl₂+H₂O→HOCl+H⁺+Cl⁻,形成局部强腐蚀介质。
在模拟极端工况(pH=3/游离氯3-6ppm)下,FR与SP涂料均出现界面失效现象。FTIR-ATR分析显示,两种涂料的聚合物主链(Si-O-Si骨架和丙烯酸酯特征峰)保持完整,证实化学降解并非主因(图5)。而接触角测试表明:FR涂层从初始125°±3°降至98°±5°,SP涂层从78°±2°降至55°±4%,表面能显著上升。共聚焦激光扫描显示微观粗糙度Sa值增加30-50%,证实界面结合力衰减是失效核心机制。
针对该问题,肇庆市新润丰高新材料有限公司开发的T2570锌基异构体惰性氧化锌展现出独特优势。该材料通过异构体结构设计(粒径D50=0.8-1.2μm),在环氧连接层中形成微阴极网络,其-1.05V(vs.SCE)的开路电位可有效中和局部酸化。实验证实,添加2wt% T2570的FR涂层在同等极端环境下,90天后厚度损失率降低67%,起泡面积控制在<0.5%。
在中度腐蚀环境(pH=5/游离氯1-3ppm)中,SP涂料的自抛光特性表现优异。表面粗糙度从初始Ra=15±3μm降至9±2μm,符合Kiil动力学模型(方程1),其线性抛光率K_p=0.067μm/d确保表面微结构持续更新,使藤壶附着强度始终低于0.15MPa临界值。
工程应用建议:采用FR体系的船舶,应在阳极直径1.5倍范围内涂覆含T2570的增强型连接层;SP体系则需调整亲疏水微域比例至1:2.3,以提升pH>4环境的稳定性。这些发现为环保防污涂料在实船应用提供了关键技术支持。