بررسي تاثير دوام چسبندگي بر رفتار حفاظت ازخوردگي پوشش‌هاي اپوكسي به روش طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS)

A Study on the Effect of Adhesion Durability on the Protective Performance of Epoxy Coatings Using EIS

در اين پژوهش سعي شده كه ارتباط بين چسبندگي پوشش به زيرآيند (در دوره‌هاي خشك و تر) با تغييرات رفتار حفاظتي آن بررسي گردد. براي تحليل اين رفتار از خواص ويسكوالاستيك پوشش‌ها استفاده شده است. براي اين منظور از يك نوع پوشش اپوكسي (Araldite GY 783) كه با مخلوطي از دو نوع سخت كننده ي متفاوت (سيكلوآليفاتيك پلي آمين و پلي اتر پلي آمين) بعنوان عامل پخت در 4 درصد اختلاط متفاوت ( 80-20 و 50-50 و 30-70 و 10-90 ) استفاده شده است. پوشش‌ها بر سطح زيرآيند فولاد نرم اعمال شده و در دستگاه كابين رطوبت به مدت 300 روز در معرض رطوبت و دماي 40 درجه سانتيگراد قرار گرفتند. در فواصل زماني مشخص آزمون چسبندگي (درحالت تر و پس از خشك شدن) انجام شد. خواص ويسكوالاستيك پوشش ها، تراوايي نسبت به بخار آب، چسبندگي در حالت تر و بازيابي چسبندگي نمونه‌ها با نتايج حاصل از آزمون طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي مقايسه گرديد و تاثير عوامل مختلف بر رفتار حفاظتي پوشش بررسي شد. نتايج نشان داد كه نمونه ي 80-20 كه رفتار حفاظتي مناسبي در ابتداي دوره دارد (|Z| =1010 Ω cm2) و مدول الاستيك بالاتر (MPa 1275) و تراوايي كم تري نسبت به ساير نمونه‌ها (gr/m2hr 308/0) دارد بر خلاف انتظار، رفتار حفاظتي خود را طي زمان از دست مي دهد در حالي كه نمونه ي 10-90 با مدول الاستيك پايين تر (MPa 465) و تراوايي بالاتر (gr/m2hr 59/2) كه در ابتدا رفتار حفاظتي متوسطي (|Z| =107 Ω cm2) دارد در در طول زمان رطوبت دهي، رفتار حفاظتي خود را حفظ مي كند. داده‌هاي مربوط به تعيين مدار معادل نمونه‌ها نشان داد كه مقاومت انتقال بار در مدت رطوبت دهي، در نمونه ي 80-20، 4 مرتبه ي 10تايي كمتر شد ولي اين مقاومت در نمونه ي 10-90 و در همان زمان فقط 1 مرتبه ي 10 تايي كاهش يافت. علاوه بر آن افزايش ظرفيت خازني لايه ي دوگانه در نمونه-ي 10-90، 10 برابر شد در حاليكه اين افزايش در مورد نمونه ي 80-20، 103 برابر بود. اين نتايج نشان داد كه افت خواص حفاظتي در نمونه‌هاي مورد آزمون در زمان رطوبت دهي از تراوايي پوشش‌ها تابعيت نمي كند و تنها در زمان اوليه تابع تراوايي مي باشد. اما نتايج حاصل از آزمون چسبندگي افت شديد چسبندگي براي نمونه ي 80-20 و دوام چسبندگي براي نمونه ي 10-90 را نشان داد كه بيانگر ارتباط مستقيم رفتار حفاظتي پوشش با دوام چسبندگي آن مي باشد.

Organic coatings are the single most widely applied materials to protect metallic substrates against corrosion. Therefore, coating researchers need to understand how a coating can guarantee protective performance during service life. This study it is tried to find how adhesion durability can affect the protective performance of a coating. An epoxy resin (Araldite GY 783) was cured with a mixture of two types of hardeners (a polyether polyamine and a cycloaliphatic polyamine) in four different mixing ratios (i.e. 20–80, 50–50, 70–30, 90–10) to achieve various adhesion behaviors, water permeability, and viscoelastic properties. Samples were exposed to humidity in the testing chamber for 300 days and adhesion was measured at wet and dry conditions over time. After drying, adhesion loss and recovery were evaluated by a pull-off test. The electrochemical behavior of coatings was studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). A series of impedance spectra of coatings during exposure to humidity were recorded and their protective properties were compared. The results showed a correlation between protective properties and viscoelastic behavior of coatings. It was found that a sample with a cycloaliphatic hardener has a higher elastic modulus (1275 MPa) and a sample with a polyether polyamine hardener has a lower elastic modulus (465 MPa). Additionally, it was found that a sample with excellent initial protective properties (|Z| =1010 Ω cm2), higher elastic modulus, and low initial water permeability (0.308 g/m2hr) may quickly fail because of the adhesion failure after wet cycles