[发明专利]一种涂层海洋大气环境模拟加速试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于自然环境谱当量转化原理的涂层海洋大气环境模拟加速试验方法，特别是涉及一种用于涂层环境适应性快速评估的循环组合模拟加速试验方法。

技术背景

涂层技术是金属材料，尤其是钢铁及铝合金结构防腐最行之有效且经济的方法。涂层在使用过程中都会遭遇各种环境因素的综合作用，发生老化降解，进而出现失光、变色、粉化、起泡、脱落等破坏模式，严重影响涂层对基底金属的防护效果。因此，如何准确、快速评价涂层的环境适应性，对于科学开展涂层体系的筛选、优化和维修工作具有重要意义。

目前，用于评价涂层防护性能的试验方法主要有自然环境试验方法和实验室模拟加速试验方法。自然环境试验是将涂层材料直接暴露于能代表其预期使用环境特征的典型自然环境条件下，经受各种环境因素综合作用的试验，试验结果最能反映涂层材料在实际使用环境下的老化模式和损伤演变过程，是设计模拟加速试验的基础，但试验周期相对较长。实验室模拟加速试验虽然试验周期短，但由于缺少对涂层材料实际使用环境条件以及两者相互作用机制的深入研究，大多按照GJB150进行简单的单因素或两因素组合试验，试验条件与涂层材料实际使用环境出入较大，不能真实反映涂层在预期使用环境下的老化失效过程，给准确、可靠的工程判断造成极大困难。

CN102967546A“热带海洋环境下有机涂层快速试验方法”公开了一种模拟热带海洋环境的有机涂层快速试验方法。但试验条件的设置缺少科学依据，没有反映热带海洋环境下的空气盐浓度、热循环、冷凝、干湿交替等实际情况，等效模拟性还有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自然环境谱当量转化原理的实验室模拟海洋大气环境加速试验方法，可用于涂层海洋大气环境适应性快速评估和多种涂层体系的筛选优化，克服了传统加速试验与自然环境试验结果相关性差的不足。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种涂层海洋大气环境模拟加速试验方法，其特征在于：依次进行湿热试验、紫外冷凝试验、盐雾试验，所述湿热试验、所述紫外冷凝试验、所述盐雾试验是根据拟模拟的实际环境的自然环境谱当量转化确定的，按照实际环境因素作用顺序进行组合循环试验。

上述湿热试验、紫外冷凝试验、盐雾试验一次循环的时间为35天，相当于海洋大气环境作用一年的效应；其中，所述湿热试验一个周期试验时间为7天，紫外冷凝试验一个周期试验时间为21天，盐雾试验一个周期试验时间为7天。

上述盐雾试验采用喷雾与干燥交替作用涂层。所述盐雾为pH4～5的0.01～0.05wt％的NaCl溶液。进一步地，喷雾与干燥交替循环周期为24小时，其中19h在温度35℃进行喷雾，5h在温度50℃进行通风干燥。本发明通过采用干湿交替方式，通过合理的盐雾配方和温度时间参数的选择，真实再现了自然条件下涂层表面在含盐潮湿大气环境下反复蒸发-凝结导致的盐浓度不断增高现象，保证了模拟条件与自然条件下涂层老化机理的一致性，并同时提高了等效性和加速性。

上述紫外冷凝试验采用紫外与冷凝交替作用涂层。进一步的，紫外与冷凝交替循环周期为12小时；每个交替循环周期中，所述紫外条件为：辐照水平为340nm下1.10W/(m²·nm)，温度为59～70℃，时间为8h；所述冷凝的条件为温度50±1℃，时间为4h。本发明反映了涂层在湿热海洋大气环境下白天受太阳光照射，夜晚凝露的环境效应；真实模拟了无遮蔽条件下涂层表面在日光曝晒下的热效应和光化学效应，以及凝露对反应速率的影响，保证了模拟条件与自然条件下涂层老化机理的一致性，并同时提高了等效性和加速性。

上述涂层海洋大气环境模拟加速试验方法，包括以下步骤：

(1)湿热试验：一次循环的持续时间为7天，试验条件为：相对湿度RH＝95～100％，温度T＝(37±1)℃；

(2)紫外冷凝试验：一次循环的持续时间为21天，试验条件为：紫外试验辐照水平为340nm下1.10W/(m²·nm)，(60±1)℃下8h；冷凝试验(50±1)℃下4h；

(3)盐雾试验：一次循环的持续时间为7天，试验条件为：0.05％NaCl水溶液，用稀硫酸调整pH值至4～5；24h为一个喷雾循环周期，其中19h喷雾(T＝35℃)，5h通风干燥(T＝50℃)。

有益效果