Page 19 - 《摩擦学学报》2021年第4期

462 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

Q c
Q c
R s R s
Q dl
Q dl
R c R c
W
R ct R ct
(a) (b)

Fig. 8 Fitting equivalent circuit of EIS curves
图 8 EIS曲线的拟合等效电路

解质溶液电阻、涂层电阻、涂层与基材界面处腐蚀电 分数为3.5%的NaCl溶液中浸泡240 h后测出的Tafel极
化学反应的电荷转移电阻、涂层的非理想电容以及涂 化曲线，表2给出了由阴极极化曲线和阳极极化曲线
层与基材界面处的非理想双电层电容 [39-40] . 所有涂层 切线的交点得出的腐蚀电流密度(I corr )和腐蚀电位(E corr )，
在质量分数为3.5%的NaCl溶液中浸泡2和48 h的EIS 通常腐蚀电位越大，腐蚀电流密度越小，涂层的耐腐
曲线以及L3、L5和L6涂层浸泡120 h、L5涂层浸泡240 h 蚀性能越好 [43-45] . 由图9(c)可知，L0涂层具有最高的腐
−7
2
的EIS曲线用图8(a)所示的等效电路(腐蚀性介质尚未 蚀 电 流 密 度 (1.24×10 A/cm )和 最 低 的 腐 蚀 电 位
(−0.528 V)，表明L0涂层的腐蚀速率较大，涂层/基材
渗透到涂层/基材界面)来拟合；L0涂层浸泡120和240 h
界面处的腐蚀严重，这还可归因于PAI的亲水性以及
的EIS曲线以及L3、L6涂层浸泡240 h的EIS曲线用图8(b)
涂层内部较多的孔隙等缺陷使得涂层对电解质溶液
所示的等效电路(腐蚀介质到达金属基材且腐蚀过程
的阻隔性能差；添加少量或者过量的PTFE的涂层
已在金属基材与涂层的界面处发生)来拟合 [41-42] . 图9(a~b)
(L3和L6)腐蚀电流密度虽然有所降低，腐蚀电位变得
显示了从拟合电路中获得的电化学参数R 和R 随浸
c
ct
泡时间的变化趋势. 纯PAI涂层L0的R 和R 最低，而加 更高，但由于PTFE含量过少涂层中依然存在少量微
ct
c
孔，而PTFE过量会增加涂层缺陷，涂层阻隔性能仍较
入PTFE的涂层L3、L5和L6的R 和R 均增加，随着浸泡
ct
c
2
−9
差；而L5涂层具有最小的腐蚀电流密度(1.23×10 A/cm )
时间的延长，所有涂层的R 和R 均降低，而浸泡240 h
c ct
2
2
6
9
后，L5涂层的R 值(5.37×10 Ω∙cm )比L0(1.14×10 Ω∙cm )、 表 2 Tafel极化曲线参数
c
6
2
L3(1.25×10 Ω∙cm )、 L6(2.65×10 Ω∙cm )的 R 值 高 很 Table 2 Tafel polarization curve parameters
9
2
c

多，同样地，L5涂层的R 值也高于其他涂层，这些结果 Samples E corr /V I corr /(A/cm ) 2
ct
也证明了L5涂层对电解质溶液有较强的阻隔性能，具 L0 −0.528 1.24×10 −7
−8
L3 −0.489 1.31×10
有优异的耐腐蚀性能.
L5 −0.390 1.23×10 −9
通过电化学极化曲线测试来进一步评估涂层的 −8
L6 −0.508 6.33×10
耐腐蚀性能. 图9(c)显示了L0、L3、L5和L6涂层在质量
10 16 10 14 0.8
(a) 2 h 120 h (b) 2 h 120 h (c)
10 14 48 h 480 h 48 h 480 h 0.4
10 12 0.0
12
10
R c /(Ω·cm 2 ) 10 10 R ct /(Ω·cm 2 ) 10 10 8 Potential/(V vs Ag/AgCl) −0.4
10
8
10
L3
10 6 −0.8 L0
10 6 −1.2 L5
L6
10 4 10 4 −1.6
L0 L3 L5 L6 L0 L3 L5 L6 −12 −11 −10 −9 −8 −7 −6 −5
Sample Sample Log(current/A)/(A/cm )
2

Fig. 9 The variation of the electrochemical parameters (a) R c and (b) R ct obtained from EIS results at various time intervals; (c) Tafel
polarization curves of coatings immersing in 3.5% NaCl solution for 240 h
图 9 EIS拟合电路中获得的电化学参数(a)R c 和(b)R ct 随时间的变化; (c)涂层在质量分数为3.5%NaCl溶液中
浸泡240 h后测得的Tafel极化曲线