阅读说明：本技术 一种大气环境下对金属利用涂层和外加电流阴极联合保护技术 (Combined protection technology for metal by utilizing coating and impressed current cathode in atmospheric environment ) 是由 邓培昌 胡杰珍 王贵 刘文娟 黄欢 于 2021-01-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大气环境下对金属利用涂层和外加电流阴极联合保护技术,在所述金属表面依次涂敷有底漆层,导电涂层和面漆层；所述金属和导电涂层通过导线连接直流电源；其中,所述金属与直流电源负极连接,所述导电涂层与直流电源的正极连接。通过给金属与导电涂层之间施加一定的电源,当涂层出现微裂纹时,金属表面的薄液膜沿着裂纹渗入充当电解质溶液,实现了外加电流阴极保护技术。本发明实现对金属的外加电流阴极保护,同时提高了涂层的利用率和金属的使用期限。利用本涂层和外加电流阴极保护技术对金属进行联合保护,可使得金属基体不被腐蚀,以及延长涂层材料的使用寿命。(The invention discloses a combined protection technology for metal by utilizing a coating and an impressed current cathode in an atmospheric environment, wherein a primer layer, a conductive coating and a finish paint layer are sequentially coated on the surface of the metal; the metal and the conductive coating are connected with a direct current power supply through a lead; the metal is connected with the negative electrode of the direct current power supply, and the conductive coating is connected with the positive electrode of the direct current power supply. By applying a certain power supply between the metal and the conductive coating, when the coating has microcracks, a thin liquid film on the surface of the metal permeates into the conductive coating along the cracks to serve as an electrolyte solution, so that the impressed current cathodic protection technology is realized. The invention realizes impressed current cathodic protection of metal, and simultaneously improves the utilization rate of the coating and the service life of the metal. The combined protection of metal by using the coating and impressed current cathodic protection technology can prevent the metal matrix from being corroded and prolong the service life of the coating material.)

一种大气环境下对金属利用涂层和外加电流阴极联合保护 技术

技术领域

本发明涉及一种大气环境下金属腐蚀保护技术领域，更具体地，涉及大气环境下对金属采用涂层和外加电流阴极联合保护技术。

背景技术

近年来，我国海洋经济发展迅速，涌现了大量的海上石油平台、海港码头、跨海大桥以及海上风电等海工装备。上述海工装备大多数都暴露在大气中，导致海工装备出现严重的腐蚀，严重影响了海洋经济的正常发展，并造成了巨大的经济损失。因此，系统研究金属材料在大气环境中的腐蚀规律和机理，可为海工装备的选材、设计和制定防腐标准提供科学依据，对海洋经济健康快速发展具有十分重要的意义。

目前，金属腐蚀防护技术有涂层保护和外加电流阴极保护这两种防腐蚀技术。对于大气环境下金属构件的保护，国内外普遍采用涂层技术，而对于土壤以及导电溶液中则采用外加电流阴极保护技术。但在大气环境下，对于直接暴露在气相环境中的金属设备或构件，因缺乏连续的导电介质，无法实现外加电流阴极保护。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种大气环境下对金属进行涂层和外加阴极电流保护联合技术。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大气环境下对金属利用涂层和外加电流阴极联合保护技术，在所述金属表面依次涂敷有底漆层，导电涂层和面漆层；所述金属和导电涂层通过导线连接直流电源；其中，所述金属与直流电源负极连接，所述导电涂层与直流电源的正极连接。通过给金属与导电涂层之间施加一定的电源，当涂层出现微裂纹时，金属表面的薄液膜沿着裂纹渗入充当电解质溶液，实现了外加电流阴极保护技术。当腐蚀深入到导电涂层时，电子通过电解质溶液集聚到阴极，金属得到保护，从而实现了外加电流阴极保护。

进一步地，所述导电涂层的导电材料为石墨烯、镍粉、锌粉、碳纤维、碳纳米管或聚苯胺改性玻璃鳞片；所述导电涂层的成膜材料为环氧树脂、丙烯酸树脂或氟碳树脂。一般通过溶剂将成膜材料溶解，涂敷后待溶剂挥发后即得。常用的溶剂如丙酮、丙酸、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、丙烯酸。

进一步地，所述导电涂层为所述石墨烯与环氧树脂的混合物；其中石墨烯的重量占比为45％-60％，其余为环氧树脂。

进一步地，所述导电涂层为所述镍粉与丙烯酸树脂的混合物；其中镍粉的重量占比为35-42份，丙烯酸树脂占比为30-45份。

进一步地，所述导电涂层为所述碳纳米管与氟碳树脂以及固化剂的混合物；其中碳纳米管的重量占比为1.0％-3.5％，其余为氟碳树脂及固化剂。

进一步地，所述导电涂层为所述聚苯胺改性玻璃鳞片与环氧树脂的混合物；其中聚苯胺改性玻璃鳞片的重量占比为10-25份，环氧树脂的占比为20-60份。

进一步地，所述面漆为聚氨酯或氟碳涂料，所述底漆为喷涂的环氧底漆。

本发明的有益效果是：本发明涉及的外加电流阴极保护是在大气环境下进行的，通过给导电涂层和金属之间施加电压，金属表面的薄液膜通过微裂纹渗入充当电解质溶液，实现对金属的外加电流阴极保护，同时提高了涂层的利用率和金属的使用期限。利用本涂层和外加电流阴极保护技术对金属进行联合保护，可使得金属基体不被腐蚀，以及延长涂层材料的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例金属表面刻划的示意图；

图中标号名称：1-金属,2-底漆层,3-导电涂层,4-面漆层，5-刻划线。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，一种大气环境下对金属利用涂层和外加电流阴极联合保护技术，其中海洋大气环境的相对湿度为95％，如图1所示，图中金属1为碳钢金属样品，其正反两面喷涂一层环氧底漆形成底漆层2，厚度在0.1mm左右；其导电涂层3为丙酮溶解的环氧树脂与石墨烯1:1配制而成，待导电涂层3风干后再喷涂聚氨酯形成面漆层4。其中在导电涂层3风干前利用涂漆固有黏性将导线固定在其表面并接直流电源正极，金属1表面焊接一条导线接负极，将一定的电压施加在两根导线上。若金属1表面出现的微裂纹延伸到导电涂层3时，金属1表层的薄液膜沿着微裂纹渗入，与电源、金属1构成闭合回路，实现了大气环境下金属的外加电流阴极保护。实验共准备了五份同样的样品，在样品表面进行同样的刻划，破坏涂层。如图2所示；a样品不施加电压，b,c,d,e样品在导电涂层3和金属之间分别施加0.3V，0.6V,0.9V,1.2V电压，20天后观察碳钢样品表面形貌变化，得到了下述观察结果：

测试样品	施加电压	20天后实验结果
			a	无	划痕处已经发生了较为严重的腐蚀，产生的腐蚀产物溢出裂隙
b	0.3V	划痕处发生了较为严重的腐蚀
			c	0.6V	划痕处的裂隙中未发现腐蚀产物
d	0.9V	划痕处的裂隙中未发现腐蚀产物
			e	1.2V	划痕处发现了腐蚀产物,但比a样品的腐蚀程度较低

本实验有力的证明了本技术突出的防锈效果，合理的选择电压可达到最佳效果。

附图1仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以有其它不同形式的变化或变动。例如，导电涂层也可以是碳纤维等，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。