本文簡(jiǎn)要介紹了確定涂層長(zhǎng)期耐久性的各種方法。在介紹之后，介紹了SSPC替代涂層在環(huán)境中的性能(PACE)項(xiàng)目的一些數(shù)據(jù)，比較了幾種工業(yè)維護(hù)涂層系統(tǒng)的鹽霧試驗(yàn)和外部海洋性能。分析集中在依賴(lài)鹽霧時(shí)可能發(fā)生的兩種類(lèi)型的錯(cuò)誤接受差的涂層和拒絕好的涂層。提出了一種早期預(yù)測(cè)性能的替代方案。
有幾種方法可以確定長(zhǎng)期耐久性，即涂層在長(zhǎng)期大氣外部測(cè)試中的表現(xiàn)。
外部暴露
首先，人們實(shí)際上可以通過(guò)將測(cè)試板暴露在侵蝕性區(qū)域中，或者通過(guò)將涂層涂覆到化學(xué)品儲(chǔ)罐、橋梁或其他設(shè)施上來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)試。外部測(cè)試被認(rèn)為是確定長(zhǎng)期性能的最可靠的方法，盡管這種方法有明顯的缺點(diǎn)，特別是做出適當(dāng)判斷所需的時(shí)間。
加速方法
第二種方法是加速降解，通常用鹽霧試驗(yàn)箱、濕度室和紫外線聚光室來(lái)完成。在這里，退化(例如生銹、劃痕底切或起泡)將在更短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生，因此在大約1000小時(shí)而不是5年的時(shí)間內(nèi)，就可以觀察到退化。一個(gè)重要的問(wèn)題是這種退化是否反映了外部環(huán)境中產(chǎn)生的退化。
退化的早期檢測(cè)
另一種方法是早期檢測(cè)退化，而不是等待傳統(tǒng)的退化方式，如生銹和起泡。一個(gè)主要的例子是使用電化學(xué)方法來(lái)早期檢測(cè)降解。還有其他類(lèi)型的測(cè)試，包括透水性或檢測(cè)早期降解的其他特征。
退化的早期檢測(cè)也可以通過(guò)生銹或起泡的定量視覺(jué)評(píng)估來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)詳細(xì)檢查表面，而不是將表面與ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。
此外，這三種基本方法，外部暴露、實(shí)驗(yàn)室鹽霧腐蝕加速試驗(yàn)和降解的早期檢測(cè)，也可以結(jié)合起來(lái)。
在室外暴露中，降解的時(shí)間范圍是數(shù)萬(wàn)小時(shí)(圖1)。(一萬(wàn)小時(shí)1年多一點(diǎn)。)降解通常在30000到50000小時(shí)之間(3到5年)開(kāi)始發(fā)生。當(dāng)使用加速測(cè)試，例如濕度測(cè)試、鹽霧測(cè)試時(shí)，通常會(huì)減少一個(gè)數(shù)量級(jí)的時(shí)間(大約1000-2000小時(shí))。
通過(guò)使用加速測(cè)試，可以將時(shí)間框架減少大約1個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)然，評(píng)估的有效性問(wèn)題仍然必須得到解決。另一種降低輻射強(qiáng)度的方法是利用外部輻射的早期降解。不要看生銹率和起泡等參數(shù)，這些參數(shù)在3到5年內(nèi)可能不明顯，也許有些參數(shù)(如電化學(xué)反應(yīng))會(huì)在1000到3000小時(shí)的室外暴露中顯現(xiàn)出來(lái)(大約幾個(gè)月而不是幾年)。
涂層的性能可以用幾種方法進(jìn)行評(píng)估和比較。假設(shè)有人有許多涂層系統(tǒng)，并想知道涂層A與涂層B相比如何。
兩種常見(jiàn)的方法是故障時(shí)間和給定時(shí)間(例如36個(gè)月)后的評(píng)級(jí)。
無(wú)故障時(shí)間被認(rèn)為是較佳方法。圖2顯示了暴露在海洋環(huán)境中的醇酸樹(shù)脂涂層的生銹等級(jí)。使用五個(gè)重復(fù)。數(shù)據(jù)顯示，重復(fù)之間的性能差異很大，這是很典型的。(見(jiàn)圖3，5個(gè)重復(fù)環(huán)氧涂層系統(tǒng)的劃線底切。)最差的是帶三角形的那個(gè)；在整個(gè)54個(gè)月的實(shí)驗(yàn)中，較好的一個(gè)是全面的(生銹等級(jí)為10)，其他的介于兩者之間。帶三角形的虛線是五次重復(fù)的平均值。
這些數(shù)據(jù)有助于說(shuō)明平均評(píng)級(jí)和無(wú)故障時(shí)間之間的差異。如水平虛線所示，當(dāng)故障被定義為7銹等級(jí)時(shí)，這是非常典型的，平均故障時(shí)間顯示為大約48個(gè)月?？梢钥闯?，最差的單個(gè)面板在大約28個(gè)月時(shí)失效。該面板代表5個(gè)樣本中的1個(gè)，或20%的樣本。如果28個(gè)月內(nèi)有20%的表面失效，這將比知道36個(gè)月后的平均等級(jí)是8，或者48個(gè)月后的平均等級(jí)是6更有意義。
對(duì)于選定的涂層組，檢查鹽霧試驗(yàn)和外部暴露之間的相關(guān)性是有意義的。
第一組是應(yīng)用于SSPC-SP 10上的一系列20種無(wú)鉛和無(wú)鉻的油性和醇酸涂層系統(tǒng)。涂層板在鹽霧(ASTM B 117)中暴露8000小時(shí)，并在北卡羅來(lái)納州Kure Beach的LaQue Center marine站點(diǎn)(250米長(zhǎng))暴露長(zhǎng)達(dá)12年。
評(píng)估涂層在鹽霧中的生銹和起泡情況，以及在海上現(xiàn)場(chǎng)的生銹和劃痕底切情況。這里感興趣的參數(shù)是涂層因生銹而失效的時(shí)間(即，涂層系統(tǒng)根據(jù)SSPC-維斯2或ASTM D 610退化至7級(jí)生銹等級(jí)的時(shí)間)。
圖4是一組醇酸涂料在鹽霧中的失效時(shí)間與在Kure Beach的失效時(shí)間的散點(diǎn)圖(即顯示數(shù)據(jù)如何分散的對(duì)應(yīng)圖)。X軸是面板暴露在Kure海灘的月數(shù)，從0到140。Y軸是面板在鹽霧試驗(yàn)箱中運(yùn)行的小時(shí)數(shù)，從0到8000，圓圈代表基于7級(jí)銹蝕的失效時(shí)間。有大量的分散，這表明這不是一個(gè)很好的相關(guān)性。良好的相關(guān)性將由直線表示。
相關(guān)性的測(cè)量值稱(chēng)為R，0.32.R2為0.10，這表明相關(guān)性?xún)H占約10%的變異。換句話說(shuō)，總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于20種無(wú)鉛和無(wú)鉻醇酸樹(shù)脂涂料，在鹽霧中的失效時(shí)間和在Kure Beach的失效時(shí)間之間的相關(guān)性非常弱。
在PACE計(jì)劃的另一項(xiàng)研究(分支C)中，從手工清潔鋼上涂覆的涂層獲得的一些數(shù)據(jù)。在這個(gè)分支中，評(píng)估了各種水性涂料，包括丙烯酸樹(shù)脂、苯乙烯丙烯酸樹(shù)脂和水溶性醇酸樹(shù)脂。此外，許多油-醇酸樹(shù)脂涂料系統(tǒng)被用作對(duì)照。這些是1976年的水生產(chǎn)品。其目的不是展示水性涂料與其他涂料相比表現(xiàn)如何，而是展示水性涂料的鹽霧性能如何與其外部暴露相關(guān)聯(lián)。
重要的一點(diǎn)涉及觀察和記錄的退化類(lèi)型。在外部暴露中，記錄了生銹和咬邊，但沒(méi)有起泡，因?yàn)闆](méi)有觀察到起泡。在鹽霧中，記錄了生銹和起泡，因?yàn)橛^察到了兩種失效模式。因此，鹽霧中還有一種額外的失效模式，這種模式在外部暴露中不會(huì)出現(xiàn)。
圖5繪制了在鹽霧中的失效時(shí)間與在Kure Beach的失效時(shí)間之間的關(guān)系，這是一系列應(yīng)用于手工清潔鋼上的丙烯酸水性涂料。R2為0.21，R約為0.46，再次表明相關(guān)性很差。這些數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)說(shuō)明了為這兩種類(lèi)型的暴露分配一個(gè)加速因子(由斜率表示)的難度。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
