一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法与流程

本发明涉及表面防腐性能测试，具体涉及一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法。

背景技术：

1、超疏水材料是一种表面具有特殊微观结构和低表面能的材料，能够排斥几乎所有水性的液体，使液体在材料表面形成球状，无法润湿表面。这种材料在防水和防腐蚀性能方面表现出优异的性能，因此在能源、环保、航空航天、电子等领域具有广泛的应用前景。超疏水材料的种类和应用非常广泛，包括有机硅、聚四氟乙烯(ptfe)、改性沥青等。其中，有机硅是最常用的超疏水材料之一，具有低表面能和良好的化学稳定性，能够在各种表面形成稳定的超疏水涂层。ptfe是一种含氟的高分子材料，具有极低的表面能和良好的耐磨性、耐腐蚀性，广泛应用于防腐蚀领域。改性沥青则是一种将沥青进行化学改性，引入低表面能物质，从而使其具有超疏水性能的材料，主要用于防水领域。

2、超疏水材料的制备方法主要包括化学改性法、物理共混法、界面改性法等。其中，化学改性法是通过化学反应在材料表面引入低表面能物质，从而改变材料的表面性质。物理共混法则是将低表面能物质与基体材料混合，通过物理作用在材料表面形成超疏水涂层。界面改性法是通过改变材料表面的微观结构，增加表面的粗糙度，从而降低表面能，形成超疏水表面。

3、超疏水材料的防水和防腐蚀性能评价方法主要包括接触角测量、气密性检测、化学腐蚀实验等。接触角测量是通过测量液体在材料表面的接触角来评价材料的防水性能，接触角越大，防水性能越好。气密性检测是通过在材料表面施加一定的压力，检测气体是否透过材料来评价材料的防水性能。化学腐蚀实验则是通过在材料表面滴加腐蚀性液体，观察材料的腐蚀情况来评价材料的防腐蚀性能。目前对超疏水防腐蚀性能的评价方法主要依赖于电化学测试方法，例如开路电位、交流阻抗等。这些方法虽然能够提供一定的信息，但是此类的信息都是宏观信息，不能提供涂层的局部特征。在超疏水涂层的电化学测试中，通常使用树脂封样的方法，将涂层样品封装在树脂中，然后在腐蚀性介质中浸泡。然而，如图1所示，在浸泡过程中，水可以通过树脂等物相润湿到金属表面，导致接界位置成为腐蚀入侵的薄弱位置。一旦这些位置被攻破，电流将直接从这里导通，导致表观上超疏水涂层的失效。这是目前超疏水涂层电化学测试的通病，因此亟需寻找合理的方式来进行超疏水耐蚀性研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，该方法简单易行，采用单个液滴探针在超疏水表面不会造成侵入点，能够准确反映超疏水材料的防腐蚀性能。

2、为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，包括如下步骤：

4、(1)准备待测试的超疏水材料样品；

5、(2)配制腐蚀液，利用蠕动泵抽取腐蚀液在细水管端口形成悬垂液滴；或者将液滴直接滴在超疏水材料样品表面，形成液滴；

6、(3)将悬垂液滴或液滴作为一个电解池，电解池中布设参比电极、对电极，工作电极由被测超疏水材料样品的表面充当，构成电化学测试系统；

7、(4)通过x-y定位，在待测超疏水表面不同位点驻留，测试不同位点的耐蚀性；通过在不同点进行离散测试来获得整个平面的疏水性和耐蚀性分布，从而得到表面耐蚀性分布图。

8、进一步的，步骤(3)的具体步骤为：以悬垂液滴作为一个电解池，以被测超疏水样品为工作电极，pt电极和饱和甘汞电极分别为对电极和参比电极，构成经典的三电极体系。

9、进一步的，步骤(4)的具体步骤为：在待测超疏水表面的不同位点，利用电化学工作站进行开路电位、电化学阻抗谱和极化曲线测试；测试结束后，计算出和腐蚀相关的参数。

10、优选的，电化学阻抗谱的测量范围为105至10-2hz，交流幅值为10mv；采用动电位极化法测量样品的极化曲线扫描电位区间为-0.25v(vs.ecorr)至+0.25v(vs.ecorr)，扫描速率0.5mv/s。

11、优选的，腐蚀相关的参数为腐蚀电位或腐蚀电流。

12、进一步的，步骤(1)的具体步骤为：在相关金属表面引入低表面能物质形成具有超疏水表面的超疏水材料样品。

13、优选的，在相关金属表面通过电沉积方法引入十四酸配合物；所述十四酸配合物为十四酸钙(c14h27o2)2ca或十四酸铁(c14h27o2)3fe。。

14、优选的，所述相关金属为镀锌钢、碳钢、不锈钢、铜、铜合金、锌、铝合金、镁合金中的一种。

15、优选的，步骤(2)中，腐蚀液为海水、3.5％nacl溶液、盐酸溶液或氢氧化钠溶液。

16、与现有技术相比，本发明有益效果如下：

17、本发明采用单个液滴探针在超疏水表面不会造成侵入点，将悬垂液滴作为一个电解池，电解池中布设参比电极、对电极，工作电极由被测超疏水材料样品的表面充当，构成电化学测试系统；在该电化学测试系统中，避开了树脂封样造成的树脂/水/超疏水界面，避免水沿着树脂侵入到金属基体，从而更加真实地反映超疏水的耐腐蚀性能；本发明是基于无损测试，故在不破坏表面情况下可以获取耐蚀性，为超疏水产品的质量控制提供重要手段。本发明所述的方法简单易行，不需要复杂的设备和操作，便于推广应用。

技术特征：

1.一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，步骤(3)的具体步骤为：以悬垂液滴作为一个电解池，以被测超疏水样品为工作电极，pt电极和饱和甘汞电极分别为对电极和参比电极，构成经典的三电极体系。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，步骤(4)的具体步骤为：在待测超疏水表面的不同位点，利用电化学工作站进行开路电位、电化学阻抗谱和极化曲线测试；测试结束后，计算出和腐蚀相关的参数。

4.根据权利要求3所述的一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，电化学阻抗谱的测量范围为105至10-2hz，交流幅值为10mv；采用动电位极化法测量样品的极化曲线扫描电位区间为-0.25v(vs.ecorr)至+0.25v(vs.ecorr)，扫描速率0.5mv/s。

5.根据权利要求3所述的一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，腐蚀相关的参数为腐蚀电位或腐蚀电流。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，步骤(1)的具体步骤为：在相关金属表面引入低表面能物质形成具有超疏水表面的超疏水材料样品。

7.根据权利要求6所述的一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，在相关金属表面通过电沉积方法引入十四酸配合物；所述十四酸配合物为十四酸钙(c14h27o2)2ca或十四酸铁(c14h27o2)3fe。

8.根据权利要求6所述的一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，所述相关金属为镀锌钢、碳钢、不锈钢、铜、铜合金、锌、铝合金、镁合金中的一种。

9.根据权利要求1或2所述的一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，其特征在于，步骤(2)中，腐蚀液为海水、3.5％nacl溶液、盐酸溶液或氢氧化钠溶液。

技术总结本发明公开了一种基于液滴探针的超疏水表面防腐蚀性能测试方法，包括如下步骤：(1)准备待测试的超疏水材料样品；(2)配制腐蚀液，利用蠕动泵抽取腐蚀液在细水管端口形成悬垂液滴；或者将液滴直接滴在超疏水材料样品表面，形成液滴；(3)将悬垂液滴或液滴作为一个电解池，电解池中布设参比电极、对电极，工作电极由被测超疏水材料样品的表面充当，构成电化学测试系统；(4)通过x‑y定位，在超疏水表面不同位点驻留，测试不同位点的耐蚀性；通过在不同点进行离散测试来获得整个平面的疏水性和耐蚀性分布，从而得到表面耐蚀性分布图。该方法简单易行，采用单个液滴探针在超疏水表面不会造成侵入点，能够准确反映超疏水材料的防腐蚀性能。技术研发人员：徐洋,李晓光,李栋鋆,张静静,路国强,刘雅雯,任福勇,李永恩,高林君,马奎,王志恒,纪蒙蒙,贾晋阳,赵佳佳,邱日受保护的技术使用者：国家卫生健康委职业安全卫生研究中心（国家卫生健康委煤炭工业职业医学研究中心）技术研发日：技术公布日：2024/7/25