耐腐蚀性评估仪.pdf

本发明涉及耐腐蚀性评估仪，其适于在加速比率下用于经涂覆的金属基底例如汽车车身的腐蚀测试。耐腐蚀性评估仪设有包含电解质的腔室，使涂覆有待测试的保护性涂层的阳极和阴极暴露于所述电解质。这些涂层设有预定的以及标准化的缺陷例如微孔，从而以可预测和可重复的方式加速下方金属基底的腐蚀。经涂覆的阴极/阳极对经历启动期，随后在被恢复期间隔的预设时段内经受一系列调制为阶梯方式的预设直流电压。然后使用收集的阻抗数据以获得施用于阴极/阳极对之上的涂层的耐腐蚀性能。前述评估仪基本上将测试腐蚀所需的时间从多天(多于40天)减少至几天(约两天)。

权利要求书
1.  耐腐蚀性评估仪，包括：
(i)在其中保持电解质的腔室；
(ii)阳极夹持器，所述阳极夹持器位于所述腔室上以用于测试施用于阳极表面之上的阳极涂层的耐腐蚀性，使得当所述阳极密封地置于所述阳极夹持器中时，所述阳极涂层的一部分暴露于所述电解质，所述阳极涂层的所述部分在其上具有阳极缺陷；
(iii)阴极夹持器，所述阴极夹持器位于所述腔室上以用于测试施用于阴极表面之上的阴极涂层的耐腐蚀性，使得当所述阴极密封地置于所述阴极夹持器中时，所述阴极涂层的一部分暴露于所述电解质，所述阴极涂层的所述部分在其上具有阴极缺陷；
(iii)具有直流输出引线的可变功率直流发电机，所述引线连接至所述阴极和所述阳极以用于跨所述阴极、所述电解质和所述阳极施加期望的直流电压持续期望的时段；
(iv)用于测量跨所述阴极、所述电解质和所述阳极的直流电压的直流测量装置；
(v)具有交流输出引线的可变功率交流发电机，所述引线连接至所述阴极和阳极以用于跨所述阴极、所述电解质和所述阳极以可变频率施加期望的交流电压持续期望的时段；
(vi)用于测量跨所述阴极、所述电解质和所述阳极的阻抗的阻抗测量装置；
(vii)位于计算机内的计算机可用存储介质，所述计算机与所述可变功率直流发电机、所述直流测量装置、所述可变功率交流发电机以及所述阻抗测量装置连通，其中计算机可读程序代码工具驻留在所述计算机可用存储介质内，所述计算机可读程序代码工具包括：
(a)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机使所述阳极涂层的所述部分和所述阴极涂层的所述部分经历启动期；
(b)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机操控所述阻抗测量装置以预设间隔测量所述启动期期间的阻抗A，以产生所述阻抗A的n1组，所述阻抗在预设的100000Hz至10-6Hz的交流电频率下测量，所述交流电由所述可变功率交流发电机提供并具有10mV至50mV的振幅；
(c)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机对于所述n1组中的每个所述阻抗A生成A阻抗奈奎斯特图；
(d)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定启动溶液电阻(StaRsol.n1)：

1.  测量所述A阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述A阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述A阻抗奈奎斯特图中指向高启动溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗A在所述高启动溶液频率下的实部；以及

2.  对于所述n1组中的每个所述阻抗A，重复所述步骤(d)(1)；
(e)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定启动电阻(StaRSta.n1)：

1.  测量所述A阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述A阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述A阻抗奈奎斯特图中指向低启动电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗A在所述低启动电阻频率下的实部；以及

2.  对于所述n1组中的每个所述阻抗A，重复所述步骤(e)(1)；
(f)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机操控所述可变功率直流发电机以阶梯方式施加预设直流电压V1持续预设时段T1，其中与所述计算机连通并连接至所述阴极和所述阳极的所述直流测量装置用于测量所述预设直流电压，并且其中所述预设直流电压V1的范围为0.1毫伏至10伏，并且所述预设时段T1的范围为半小时至4小时；
(g)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机操控所述阻抗测量装置在每个所述预设时段的终点，在所述可变功率交流发电机提供的交流电的所述预设频率下测量阻抗B，以产生所述阻抗B的n2组；
(h)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机对于所述n2组中的每个所述阻抗B生成B阻抗奈奎斯特图；
(i)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定加速溶液电阻(StpRsol.n2)：

1.  测量所述B阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述B阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述B阻抗奈奎斯特图中指向高加速溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗B在所述高加速溶液频率下的实部；

2.  对于所述n2组中的每个所述阻抗B，重复所述步骤(i)(1)；
(i)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定加速电阻(StpRStp.n2)：

1.  测量所述B阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述B阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述B阻抗奈奎斯特图中指向低加速电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗B在所述低加速电阻频率下的实部；以及

2.  对于所述n2组中的每个所述阻抗B，重复所述步骤(j)(1)；
(k)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机使所述阳极涂层的所述部分和所述阴极涂层的所述部分在各个所述预设时段T1之间经历预设恢复期T2；
(l)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机操控所述阻抗测量装置在每个所述预设恢复期T2的终点，在所述可变功率交流发电机提供的交流电的所述预设频率下测量阻抗C，以产生所述阻抗C的n3组；
(m)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机对于所述n3组中的每个所述阻抗C生成C阻抗奈奎斯特图；
(n)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定恢复溶液电阻(RecRsol.n3)：

1.  测量所述C阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述C阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述C阻抗奈奎斯特图中指向高恢复溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗C在所述高恢复溶液频率下的实部；

2.  对于所述n3组中的每个所述阻抗C，重复所述步骤(n)(1)；
(o)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定恢复电阻(RecRRec.n3)

1.  测量所述C阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述C阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述C阻抗奈奎斯特图中指向低恢复电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗C在所述低恢复电阻频率下的实部；以及

2.  对于所述n3组中的每个所述阻抗C，重复所述步骤(o)(1)；
(p)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过使用以下等式计算所述阳极和所述阴极对的耐腐蚀性能(Rperf)：
Rperf＝[∑Stafn1(StaRSta.n1-StaRSol.n1)]/n1+[∑Stpfn2(StpRStp.n2-StpRSol.n2)]/n2+[∑Recfn3(RecRRec.n3-RecRSol.n3)]/n3，其中n1、n2、n3和n3的范围为1至100；并
且Stafnl、Stpfn2、和Recfn3的范围为0.0000001至1；以及
(q)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机：
(q1)操控计算机显示器以显示所述耐腐蚀性能(Rperf)；
(q2)操控打印机打印所述耐腐蚀性能(Rperf)；
(q3)将所述耐腐蚀性能(Rperr)传输至远程计算机或远程数据库；
或者
(q4)它们的组合。

2.  根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阴极和所述阳极由钢制成。

3.  根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阳极涂层和所述阴极涂层得自多层涂料组合物，所述多层涂料组合物包含机动车OEM漆、机动车修补漆、船舶漆、飞机漆、建筑漆、工业漆、橡胶化涂层、聚四氟乙烯涂层、或富锌底漆。

4.   5.根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述腔室被热夹套包围以将所述电解质的温度保持在0.5℃至99.5℃的期望温度。

5.   6.根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中两个或更多个所述腔室被热夹套包围以将每个所述腔室中的所述电解质的温度保持在0.5℃至99.5℃的期望温度。

6.   7.根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阳极涂层与所述阴极涂层相同。

7.   8.根据权利要求1或7所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阳极缺陷与所述阴极缺陷相同。

8.   9.根据权利要求1或7所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阳极缺陷包括设置在所述涂层上的多个圆形开口，所述开口使所述阳极的所述下方表面暴露于所述电解质。

9.   10.根据权利要求1或7所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阴极缺陷包括设置在所述涂层上的多个圆形开口，所述开口使所述阴极的所述下方表面暴露于所述电解质。

10.   11.根据权利要求10所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阴极或阳极缺陷包括圆形开口，所述圆形开口各自具有在5微米至5毫米范围内的直径，各个所述圆形开口均匀地彼此分隔开所述圆形开口直径的10至2000倍。

11.   12.根据权利要求10所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阴极或阳极缺陷包括在所述阴极或阳极的每平方厘米上1至100个所述圆形开口，所述 圆形开口均匀地彼此分隔开，并且其中所述圆形开口具有在5微米至5毫米范围内的直径。

12.   13.根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述电解质包含：
(a)以100重量份的水溶液计包含3重量份浓度的氯化钠的水溶液，
(b)模拟酸雨的水溶液，或者
(c)腐蚀性化学溶液。

13.   14.根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阳极夹持器和所述阴极夹持器各自形成倒置的‘Y’支架，以允许使用期间生成的任何气体或安装期间附着在涂覆的试样片表面上的气泡容易地逸出所述腔室。

14.   15.根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述阳极夹持器和所述阴极夹持器定位于所述腔室相对的两端，以允许使用期间生成的任何气体容易地逸出所述腔室。

15.   16.根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述启动期的范围为半小时至1000小时。

16.   17.根据权利要求1所述的耐腐蚀性评估仪，其中所述预设间隔的范围为半小时至10小时。

说明书耐腐蚀性评估仪
技术领域
本发明涉及适于评估多层涂覆和单层涂覆的金属基底的耐腐蚀性的耐腐蚀性评估仪，并且更具体地涉及在加速比率下评估多层涂覆和单层涂覆的金属基底耐腐蚀性的耐腐蚀性评估仪以及在其中使用的方法。
背景技术
目前，不存在短期(小于2天)的测试方法来评估由来自涂料组合物的保护性涂层提供的长期防腐蚀，例如施用于金属基底例如机动车车身之上的机动车OEM或机动车修补涂料组合物。目前的标准测试方法主要依赖于环境舱暴露，随后是对具有保护性涂层的金属进行目视和机械测试。这种测试时间长(至多40天或更长暴露时间)，具有主观性，高度依赖于暴露几何形状，并且依赖于进行评估的人员。因此，这些方法不易再现。耐腐蚀性数据为定性的，因此可接受的涂层的相对性能不能被容易确定。任何新的测试方法必须和传统的、可接受的标准环境舱测试方法关联良好，必须可再现，并且必须提供未知的直接金属(DTM)的耐腐蚀涂层的定性和定量的评级。
已经报告了实验性的减少测试时间的腐蚀测试方法。这些方法主要利用电化学阻抗谱(EIS)或交流阻抗技术。由于这些基于交流阻抗的方法通常仅提供对检测暴露时间的早期阶段的腐蚀更敏感的工具，腐蚀过程本身并未被这些方法加速。因此，这些方法在取得有意义的数据之前仍然需要相对长的暴露时间。获得有意义腐蚀数据所需的时间长度接近于标准方法的时间长度。更重要地，通过这些方法获得的耐腐蚀性数据，尤其是在初始暴露时间，主要由涂层的本征缺陷来指明。一般在涂覆样品制备之前产生的这些本征缺陷不一定与涂层的实际性能相关。如果数据没有被正确分析，可能得到误导性的信息。因此，标准的常规方法仍然受青睐。因此，仍存在对以下装置和方法的需要，所述装置和方法不仅加速保护性涂覆的金属基底的腐蚀， 而且模拟通常在工作环境中可见的腐蚀，例如机动车车身使用期间经历的那些。
发明内容
本发明涉及耐腐蚀性评估仪，其包括：
(i)在其中保持电解质的腔室；
(ii)位于所述腔室上以用于测试施用于阳极表面之上的阳极涂层的耐腐蚀性的阳极夹持器，使得当所述阳极密封地置于所述阳极夹持器中时，所述阳极涂层的一部分暴露于所述电解质，所述阳极涂层的所述部分在其上具有阳极缺陷；
(iii)位于所述腔室上以用于测试施用于阴极表面之上的阴极涂层的耐腐蚀性的阴极夹持器，使得当所述阴极密封地置于所述阴极夹持器中时，所述阴极涂层的一部分暴露于所述电解质，所述阴极涂层的所述部分在其上具有阴极缺陷；
(iii)具有直流输出引线的可变功率直流发电机，所述引线连接至所述阴极和所述阳极以用于跨所述阴极、所述电解质和所述阳极施加期望的直流电压持续期望的时段；
(iv)用于测量跨所述阴极、所述电解质和所述阳极的直流电压的直流测量装置；
(v)具有交流输出引线的可变功率交流发电机，所述引线连接至所述阴极和阳极以用于跨所述阴极、所述电解质和所述阳极以可变频率施加期望的交流电压持续期望的时段；
(vi)用于测量跨所述阴极、所述电解质和所述阳极的阻抗的阻抗测量装置；
(vii)位于计算机内的计算机可用存储介质，所述计算机与所述可变功率直流发电机、所述直流测量装置、所述可变功率交流发电机以及所述阻抗测量装置连通，其中计算机可读程序代码工具驻留在所述计算机可用存储介质内，所述计算机可读程序代码工具包括：
(a)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机使所述阳极涂层的所述部分和所述阴极涂层的所述部分经历启动期；
(b)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机操控所述阻抗测量装置以预设间隔测量所述启动期期间的阻抗A，以产生所述阻抗A的n1组，所述阻抗在预设的100000Hz至10-6Hz的交流电频率下测量，所述交流电由所述可变功率交流发电机提供并具有10mV至50mV的振幅；
(c)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机对于所述n1组中的每个所述阻抗A生成A阻抗奈奎斯特图；
(d)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定启动溶液电阻StaRsol.n1)：
1.测量所述A阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述A阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述A阻抗奈奎斯特图中指向高启动溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗A在所述高启动溶液频率下的实部；以及
2.对于所述n1组中的每个所述阻抗A，重复所述步骤(d)(1)；
(e)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定启动电阻(StaRSta.nl)；
1.测量所述A阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述A阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述A阻抗奈奎斯特图中指向低启动电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗A在所述低启动电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n1组中的每个所述阻抗A，重复所述步骤(e)(1)；
(f)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机操控所述可变功率直流发电机以阶梯方式施加预设直流电压V1持续预设时段T1，其中与所述计算机连通并连接至所述阴极和所述阳极的所述直流测量装置用于测量所述预设直流电压，并且其中所述预设直流电压V1的范围为0.1毫伏至10伏，并且所述预设时段T1的范围为半小时至100小时；
(g)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机操控所述阻抗测量装置在每个所述预设时段的终点，在所述可变功率交流发电机提供的交流电的所述预设频率下测量阻抗B，以产生所述阻抗B的n2组；
(h)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机对于所述n2组中的每个所述阻抗B生成B阻抗奈奎斯特图；
(i)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定加速溶液电阻(StpRsol.n2)：
1.测量所述B阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述B阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述B阻抗奈奎斯特图中指向高加速溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗B在所述高加速溶液频率下的实部；
2.对于所述n2组中的每个所述阻抗B，重复所述步骤(i)(1)；
(j)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定加速电阻(StpRStp.n2)：
1.测量所述B阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述B阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述B阻抗奈奎斯特图中指向低加速电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗B在所述低加速电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n2组中的每个所述阻抗B，重复所述步骤(j)(1)；
(k)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机使所述阳极涂层的所述部分和所述阴极涂层的所述部分在各个所述预设时段T1之间经历预设恢复期T2；
(l)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机操控所述阻抗测量装置在每个所述预设恢复期T2的终点，在所述可变功率交流发电机提供的交流电的所述预设频率下测量阻抗C，以产生所述阻抗C的n3组；
(m)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机对于所述n3组中的每个所述阻抗C生成C阻抗奈奎斯特图；
(n)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定恢复溶液电阻(RecRsol.n3)：
1.测量所述C阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述C阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述C阻抗奈奎斯特图中指向高恢复溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗C在所述高恢复溶液频率下的实部；
2.对于所述n3组中的每个所述阻抗C，重复所述步骤(n)(1)；
(o)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过以下步骤确定恢复电阻(RecRRec.n3)
1.测量所述C阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述C阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述C阻抗奈奎斯特图中指向低恢复电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗C在所述低恢复电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n3组中的每个所述阻抗C，重复所述步骤(o)(1)；
(p)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机通过使用以下等式计算所述阳极和所述阴极对的耐腐蚀性能(Rpeff)：
Rperf＝[∑Stafn1(StaRSta.n1-StaRSol.n1)]/n1+[∑Stpfn2(StpRStp.n2-StpRSol.n2)]/n2+[∑Recfn3(RecRRec.n3-RecRSol.n3)]/n3，其中n1、n2、n3和n3的范围为1至100；并
且Stafn1、Stpfn2、和Recfn3的范围为0.0000001至1；以及
(q)用于配置计算机可读程序代码装置的工具，以使所述计算机：
(q1)操控计算机显示器以显示所述耐腐蚀性能(Rpef)；
(q2)操控打印机打印所述耐腐蚀性能(Rperf)；
(q3)将所述耐腐蚀性能(Rper)传输至远程计算机或远程数据库；或者
(q4)它们的组合。
附图说明
图1大体上示出在阳极发生的阳极金属溶解的过程。
图2大体上示出在阴极发生的分层过程。
图3示出本发明耐腐蚀性评估仪的一个实施例的纵向剖面图。
图4A、4B、4C、4D、4E和4F表示用于配置计算机可读程序代码装置的工具的流程图，所述工具在图3中所示的本发明装置中使用。
图5示出本发明方法中使用的典型方案之一。
图6和7示出阳极和阴极涂层上刻意制造的人为缺陷，以暴露金属阳极和阴极的下方表面。
图8示出本发明另一个实施例的平面图，其提供了多个腔室。
图9示出本发明另一个实施例的平面图，其提供了腐蚀测试过程中生成的气体的快速逸出。
图10示出启动期获自电涂层H阻抗A的A阻抗奈奎斯特图。
图11示出所获A阻抗的n1组的A阻抗奈奎斯特图。
图12示出在高启动溶液频率下，图10中阻抗A的A阻抗奈奎斯特图放大的左边部分。
图13示出在低启动电阻频率下，图10中阻抗A的A阻抗奈奎斯特图放大的右边部分。
图14示出通过使用本发明的腐蚀性评估方法获得的结果相对于通过使用熟知的常规环状腐蚀性评估测试获得的那些的相关性和比较。
具体实施方式
单层或多层保护性涂层的耐腐蚀性评估，例如得自通常施用于金属基底(例如钢、铝和铜)之上的机动车OEM漆、机动车修补漆、船舶漆、飞机漆、建筑漆、工业漆、橡胶化涂层、聚四氟乙烯涂层、或富锌底漆的那些，对于确定产品例如机动车、轮船或起重机的工作寿命非常重要。
当金属基底例如机动车车身暴露于大气中时，其表面被空气中水分的冷凝产生的水薄膜覆盖，尽管由于所述膜的极小厚度，薄膜可能不可见。由于金属基底的不一致性，许多电化学腐蚀微电池可在水膜下的金属基底表面形成。此类不一致性可来自金属的化学组成的不同、金属微观结构的不同，或由于金属表面机械应力的不同。此类不一致性可导致表面上电极电位的形成。据信当表面金属被电解质覆盖时，例如水分冷凝形成的水，具有较低电极电位的位置变成阳极，具有较高电极电位的位置变成阴极。这些覆盖有电解质的阳极和阴极，跨金属的表面之上可形成许多电化学腐蚀微电池，继而产生腐蚀。可工作的腐蚀电池一般由三个子过程构成：阳极过程、阴极过程、和传递离子物质的电解质通路。腐蚀中的阳极过程为金属失去电子以形成其阳离子物质，并且因此可溶解于所述电解质中，如以下方式所示：
2Fe-4e(电子)＝2Fe2+(离子)...1
当所述条件为中性时，腐蚀中的阴极过程为氧的还原，按以下方式获得阳极释放的电子：
O2+2H2O+4e(电子)＝4OH-.....2
阴极过程所需的这种氧一般来自于水中溶解的氧。在所述电解质中，例如水，阳极释放的Fe2+向阴极传输，并且同时，阴极产生的OH-向阳极传输。最后，它们彼此中和以保持电解质处于中性条件下。对于可工作的腐蚀微电池，阳极和阴极过程必须同时发生。一旦它们中的任一者消除后，腐蚀停止。对于涂覆体系的腐蚀，类似的腐蚀机理发生，但具有以下所述的一些特殊特征：
由于金属表面涂层的覆盖，水渗透通过涂层的厚度以达到涂层/金属基底的界面需要很长时间。腐蚀只有在水接近金属表面时或者更具体地涂层/金属基底的界面才发生。然而，如果涂层具有缺陷，例如微裂缝，腐蚀可在这些缺陷中立即发生。因此，通过常规的交流阻抗评估方法获得的本征缺陷指明的或曲解的腐蚀数据，可能不代表涂层实际的真实性能。如阴极反应所表示(上述等式2)，当腐蚀发生时，阴极区域的pH明显升高。对于许多涂层制剂而言，提高的pH促进涂层膜与金属基底的分层，这是涂层失效的主要模式之一。
在工作条件下，这些微阳极和微阴极跨整个金属基底表面无规分布，并且它们不是可分辨的。然而，在本发明的装置和方法中，阳极和阴极是分隔的，使得这些阳极和阴极过程可控并可分别加速。
本发明的优选实施例提供：
交流阻抗方法，其适用于敏感地检测由涂层膜下金属基底的腐蚀导致的任何变化；
所述装置和方法中与阳极分隔的阴极，使得人们可分别单独控制并且加速在阴极和阳极上发生的腐蚀过程；
阳极和阴极上提供了人为缺陷使得本征缺陷的效应可被消除。
本发明提供在多种受控和加速条件下全面评估涂层性能的装置和方法。在启动期，涂层性能在自然条件下评估。在加速期内，涂层性能在加速条件下评估。在此期间，通过跨阴极和阳极顺序施加跃阶直流电压的方式，在阳极点的阳极腐蚀过程和在阴极点的分层过程分别并逐渐加速。同时评估阳极点的抑制效应和阴极点的抗分层性。在恢复期，当阶跃直流电压跨阴极和阳极施加时发生的严重腐蚀被终止后，评估涂层的恢复性能。
图1和2示出本发明在阳极(图1)发生的典型的阳极溶解过程以及在阴极(图2)发生的分层过程。
图1示出施用于金属基底110之上的典型多涂层体系的本发明装置的阳极端，图1包括施用于金属基底110之上的干燥转化涂层(磷酸酯层)112，其厚度的范围通常为2至50纳米，随后是电涂覆底漆114的干燥层，其厚度的范围通常为25至250微米，然后是底层或者密封-底层的组合116的干燥层，其厚度的范围对于密封层通常为20至50微米，并且对于底层(着色涂层)，为50微米至120微米。通常，底层116由透明涂层118的干燥层保护，其厚度的范围为30微米至100微米。标准化的缺陷由缺陷120表示，所述缺陷使金属基底110暴露于电解质122，例如含有溶解氧的3％氯化钠。如果金属基底110为冷轧钢，铁离子在电解质中释放，并且随着时间推移，基底110的表面腐蚀以形成凹坑124，锈皮等。然后缺陷120的尺寸由于腐蚀可随时间增大，然后所述缺陷120使多涂层与金属基底110分隔，并且腐蚀并破坏下方表面。
图2示出本发明装置的阴极端。图2示出施用于汽车金属车身210之上的典型的多涂层，其包括施用于金属基底210之上的转化涂层212的干燥层，随后是电涂覆底漆214的干燥层，随后是底层216的干燥层，随后是透明涂层218的干燥层，全部具有上述段落提及的厚度。标准化的缺陷由缺陷220表示，所述缺陷使金属基底210暴露于电解质222，例如含有溶解氧的3％氯化钠。当由施加的直流电压驱动发生阴极反应时，据信由于氧的还原阴极点pH将升高，并且较高的pH将促进多涂层从金属基底210分层，从而进一步暴露下方金属表面。此外，如果所施加的直流电压足够高，则产生氢224，通过逐渐产生的氢气泡的机械作用可进一步促进分层过程226(示于图2中)。
因此，有必要开发测试装置和方法以快速地评估保护性涂层的耐腐蚀性。本发明的腐蚀评估仪1的一个实施例示于图3中。评估仪1包括腔室10，其通常由惰性材料例如玻璃制成以在其中保持电解质12。腔室10优选地为圆柱体形状。一些典型的电解质可包括以100重量份的水溶液计包含3重量份浓度的氯化钠的水溶液，或模拟酸雨的水溶液或腐蚀性化学溶液，例如可能暴露于制造设备的那些。通常，优选地使用包含氯化钠的水溶液。
腔室10的一端设有带凸缘的开口14，在其上可安装阳极夹持器16以保持阳极18，所述阳极由多种类型的钢、铝和铜制成。阳极18涂覆有由单层或多层保护性涂层制得的阳极涂层20，所述保护性涂层得自机动车OEM漆、机动车修补漆、船舶漆、飞机漆、建筑漆、工业漆、橡胶化涂层、聚四氟乙烯涂层、或富锌底漆。一种预防电解质12渗漏的方法可为提供‘O’形环22，其保持在开口14凸缘上的环形沟槽内，从而阳极夹持器16抵靠‘O’形环22保持阳极18。阳极夹持器16可由柔性材料制成，例如橡胶，或者其可为夹持阳极18的夹具。阳极涂层20设有阳极缺陷24，其使阳极18的表面暴露于电解质12。
腔室10的另一端设有带凸缘的开口26，在其上可安装阴极夹持器28以保持阴极30，所述阴极由多种类型的钢、铝和铜制成。阴极30涂覆有由单层或多层保护性涂层制得的阴极涂层32，所述保护性涂层得自机动车OEM漆、机动车修补漆、船舶漆、飞机漆、建筑漆、工业漆、橡胶化涂层、聚四氟乙烯涂层、或富锌底漆。一种预防电解质12渗漏的方法可为提供‘O’形环22，其保持在开口26凸缘上的环形沟槽内，从而阴极夹持器28抵靠‘O’形环22保持阴极30。阴极夹持器28可由柔性材料制成，例如橡胶，或者其可为夹持阴极30的夹具。阴极涂层32设有阴极缺陷36，其使阴极30的表面暴露于电解质12。
评估仪1还包括具有直流输出引线41的常规可变功率直流发电机38，所述引线连接至阳极18和阴极30，使得期望的直流电压跨阳极18、阴极30和电解质12可被施加持续期望的时段。可变功率直流发电机38还与常规计算机40连通，例如Dell Computer Corporation of Round Rock，Texas提供的计算机。评估仪1设有直流测量装置42，以用于测量跨阳极18、阴极30、和电解质12施加的直流电压。直流测量装置42还与计算机40连通。
评估仪1还包括具有交流输出引线46的常规可变功率交流发电机44，所述引线连接至阳极18和阴极30以用于跨阳极18、阴极30和电解质12以可变频率施加期望的交流电压持续期望的时段。可变功率交流发电机44还与计算机40连通。一般来讲，施加的交流电压为约10mV至50mV(毫伏)，优选20mV至30mV。
评估仪1还包括具有引线48的阻抗测量装置46，所述引线连接至阳极18和阴极30，以用于测量跨阳极18、阴极30、和电解质12的阻抗。阻抗测量装置46还与计算机40连通。以下解释提供了阻抗测量中利用的基本概念。
阻抗为更通用的参数，描述电路阻碍电流流动的能力。电流可由复变函数表征的振幅和频率来充分地表征。类似地，阻抗也通常被描述为复变函数。由于其通过简单地设定频率(f)为零而还包括直流电流的情形，阻抗更通用。
电路的阻抗(Z)可通过三个理想电元件即电感器(L)、电容器(C)、和电阻器(R)的组合按照以下等式来描述：
Z(L)＝j2πfL    (3)
Z(C)＝-j1/(2πfiC)    (4)
Z(R)＝R    (5)
其中：f为以Hz为单位的频率
L为电感的量
C为电容的量
J为复变函数的符号；√-1
可说明电阻器的阻抗独立于频率，而电感器的阻抗作为频率的函数而增加，并且电容器的阻抗与频率成反比。如上提及，在大多数情况下，电路的阻抗(Z)通常为三个理想电元件的组合，并且实际阻抗可通过以下复变函数来描述：
Z(L，C，R)＝Z(L)+Z(C)+Z(R)＝R+j(2πfL-1/(2πfC))＝实部+j虚部....(6)
评估仪1还包括位于计算机40内的计算机可用存储介质50，所述计算机40与可变功率直流发电机38、直流测量装置42、可变功率交流发电机44和阻抗测量装置46连通，其中计算机可读程序代码工具400(图4A、4B、4C、4D、4E和4F中所述)驻留在所述计算机可用存储介质50内。
计算机可读程序代码工具400包括：
用于配置计算机可读程序代码装置的工具410，以使计算机40使阳极涂层20的所述部分和阴极涂层32的所述部分经历启动期，所述启动期的范围可为半小时至1000小时、优选地3至15小时。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具412，以使计算机40操控所述阻抗测量装置46以预设间隔测量所述启动期期间的阻抗A，以产生所述阻抗A的n1组，所述阻抗在预设的100000Hz至10-6Hz的交流电频率下测量，所述交流电由可变功率交流发电机44提供并具有10mV至50mV的振幅；预设间隔的范围为半小时至10小时。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具413，以使计算机40对于所述n1组中的每个所述阻抗A生成A阻抗奈奎斯特图，参见图10和11。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具414，以使计算机40通过以下步骤确定启动溶液电阻(StaRsol.n1)：
1.参见图12，测量所述A阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述A阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述A阻抗奈奎斯特图中指向高启动溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗A在所述高启动溶液频率下的实部；以及
2.对于所述n1组中的每个所述阻抗A，重复所述步骤(1)。
高启动溶液频率的范围可为约500Hz至约100000Hz、优选地约5000Hz至约10000Hz。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具416，以使计算机40通过以下步骤确定启动电阻(StaDSta.n1)：
1.参见图13，测量所述A阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述A阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述A阻抗奈奎斯特图中指向低启动电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗A在所述低启动电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n1组中的每个所述阻抗A，重复所述步骤(1)。
低启动电阻频率的范围可为约10-1Hz至约10-6Hz、优选地约10-2Hz至约10-3Hz。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具418，以使计算机40操控可变功率直流发电机38以阶梯方式施加预设直流电压V1持续预设时段T1，其中与计算机40连通并连接至阴极30和阳极18的直流测量装置42用于测量所述预设直流电压，并且其中所述预设直流电压V1的范围为0.1毫伏至10伏、优选地0.5伏至4伏，通常具有0.5伏的增量。预设时段T1的范围为半小时至100小时。直流电压越高，预设时段应越短，并且直流电压越低，预设时段应越长。应当理解预设时段T1对于所有步骤可以相同，或者如果希望的话它可随步骤增加或减少。图5示出本发明方法中使用的典型方案，所述方案涉及阶梯形式。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具420，以使计算机40操控阻抗测量装置46在每个所述预设时段的终点，在可变功率交流发电机44提供的交流电的所述预设频率下测量阻抗B，以产生所述阻抗B的n2组；
用于配置计算机可读程序代码装置的工具421，以使计算机40对于所述n2组中的每个所述阻抗B生成B阻抗奈奎斯特图；这些奈奎斯特图将与图10至13中早先描述的那些类似。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具422，以使计算机40通过以下步骤确定加速溶液电阻(stpRsol.n2)：
1.测量所述B阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述B阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述B阻抗奈奎斯特图中指向高加速溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗B在所述高加速溶液频率下的实部；以及
2.对于所述n2组中的每个所述阻抗B，重复所述步骤(1)。
高加速溶液频率的范围可为约500Hz至约100000Hz、优选地约5000Hz至约10000Hz。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具424，以使计算机40通过以下步骤确定加速电阻(StpRStp.n2)：
1.测量所述B阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述B阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述B阻抗奈奎斯特图中指向低加速电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗B在所述低加速电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n2组中的每个所述阻抗B，重复所述步骤(j)(1)；
低加速电阻频率的范围可为约10-1Hz至约10-6Hz、优选地约10-2Hz至约10-3Hz。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具426，以使计算机40使阳极涂层20的所述部分和阴极涂层32的所述部分在各个所述预设时段T1之间经历预设恢复期T2。通常，预设恢复期T2的范围为半小时至10小时、优选地范围为30分钟至3小时。应当理解预设恢复期T2对于所有步骤可以相同，或者如果希望的话它可随步骤增加或减少。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具428，以使计算机40操控阻抗测量装置46在每个所述预设恢复期T2的终点，在可变功率交流发电机44提供的交流电的所述预设频率下测量阻抗C，以产生所述阻抗C的n3组；
用于配置计算机可读程序代码装置的工具429，以使计算机40对于n3组中的所述阻抗C生成C阻抗奈奎斯特图。这些奈奎斯特图将与图10至13中早先描述的那些类似。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具430，以使计算机40通过以下步骤确定恢复溶液电阻(RecRsol.n3)：
1.测量所述C阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述C阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述C阻抗奈奎斯特图中指向高恢复溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗C在所述高恢复溶液频率下的实部；
2.对于所述n3组中的每个所述阻抗C，重复所述步骤(1)。
高恢复溶液频率的范围可为约500Hz至约100000Hz、优选地约5000Hz至约10000Hz。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具432，以使计算机40通过以下步骤确定恢复电阻(RecRRec.n3)：
1.测量所述C阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述C阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述C阻抗奈奎斯特图中指向低恢复电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗C在所述低恢复电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n3组中的每个所述阻抗C，重复所述步骤(1)。
低恢复电阻频率的范围可为约10-1Hz至约10-6Hz、优选地约10-2Hz至约10-3Hz。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具434，以使计算机40通过使用以下等式计算阳极18和阴极30对的耐腐蚀性能(Rper)：
Rper＝[∑Stafn1(StaRSta.n1-StaRSol.n1)]/n1+[∑Stpfn2(StpRStp.n2-StpRSol.n2)]/n2+[∑Recfn3(RecDRec.n3-RecDSol.n3)]/n3，
其中n1、n2、n3和n3的范围为1至100，优选地n1的范围为5至15，n2和n3的范围为3至10；并且Stafn1、Stpfn2、和Recfn3的范围为0.0000001至1，优选地范围为0.1至1。一般来讲，n2等于n3。为明确起见，如果n1为5，那么在(∑)内，分子中的n1则为1、2、3、4、和5，并且分母中的n1则为5。
用于配置计算机可读程序代码装置的工具436，以使计算机40：
(q1)操控计算机显示器以显示所述耐腐蚀性能(Rperf)；
(q2)操控打印机打印所述耐腐蚀性能(Rperf)；
(q3)将所述耐腐蚀性能(Rper)传输至远程计算机或远程数据库；或者
(q4)它们的组合。
图5示出本发明方法中使用的典型方案之一。执行测试的总时间的范围可为2小时至350小时、优选地20小时至40小时。
优选地，为操作简单和方便，可变功率直流发电机38，直流测量装置42，可变功率交流发电机44以及阻抗测量装置46可以全部置于单一的独立 单元内。此类单元获自位于Farnborough，Hampshire，United Kingdom处的Solartron Analytical。可访问以下网址以获取这些装置的进一步信息(http://www.olartronanalytical.om/index.htm)。
为消除涂层本征缺陷的影响，申请人得到一个令人惊奇的发现，当跨阴极和阳极施加直流电压时，通过在阴极和阳极涂层上刻意制造尺寸和形状已知的标准化的缺陷并且使下方阳极/阴极表面暴露于电解质，下方阳极的阳极溶解和下方阴极的分层过程能够以可预测和可再现的方式明显加速。图6示出此类在阳极或阴极涂层612之上刻意制造的缺陷618、620、和622，所述阳极或阴极涂层612施用于阴极或阳极610之上，所述阴极或阳极610与具有‘O’形环616的腔室614相对定位。尽管缺陷618由于使阴极或阳极610的下方表面暴露于所述电解质而是可接受的，而缺陷622由于不使阴极或阳极610的下方表面暴露于所述电解质而是不可接受的，但最期望的缺陷为缺陷620。
优选地，如图7所示，阳极或阴极缺陷包括设置在涂层710上的多个圆形开口712，所述开口使阳极或阴极的下方表面暴露于所述电解质。圆形开口712具有在5微米至5毫米、优选地5微米至1毫米范围内的直径。各个圆形开口712均匀地彼此分隔开圆形开口712直径的10至2000倍。因此，由一个开口712上区714所示的腐蚀效应不会蔓延并影响毗邻开口712A的腐蚀过程。作为另外一种选择，阳极或阴极涂层710可设有在所述阴极或阳极的每平方厘米上1至100个圆形开口712。
优选地，阳极18和阴极30具有相同形状(优选地圆形)和厚度。优选地，阳极涂层20与阴极涂层32相同，并且优选地，阳极缺陷24与阴极缺陷36相同。因此，阴极组和阳极组之间的任何偏差都可消除。
评估仪1可设有热夹套54以将电解质12的温度保持在期望的温度。通常，热传递流体56例如水可用于将电解质12的温度保持在0.5℃至99.5℃的范围内。与计算机40连通的常规温度探针58可用于将电解质12的温度保持在期望的温度。
评估仪1可配置为提供两个或更多个腔室，从而所有此类腔室可保持在类似条件下，以比较一组保护性涂层与其它的耐腐蚀性，即具有不同类型阴极涂层施用于其上的阴极可用于比较涂层分层性能(分层越少，涂层耐腐 蚀性能越好)。相似地，与相应阴极配对的具有相同的施用于其上的阳极涂层的阳极可以比较一种类型的所述阳极涂层和另一种类型的所述阳极涂层的耐腐蚀性。优选地，每个配对的阴极和阳极都将具有相同的施用于其上的涂层。图8示出多腔室800的构造，从而腔室810内包封有热夹套812。
图9所示，本发明的另一个实施例900包括形成倒置‘Y’(λ)支架914的阳极组件910和阴极组件912，以允许电解质916在使用期间产生的任何气体或安装期间附着至涂覆的试样片表面的气泡容易地逸出圆柱形腔室918，所述腔室可设有具有入口924和出口926的热夹套920，所述热夹套包含热传递流体922。腔室918还可设有温度计槽928和支撑件930。
可选择地，申请人还设想本发明的另一个实施例，其中倒置‘U’形式的腔室具有定位于倒置‘U’形腔室的每个支角底部的阳极和阴极，其在倒置‘U’形腔室的顶点处具有开口，以允许电解质使用期间产生的任何气体容易地逸出所述腔室。
本发明还涉及利用图3中描述的评估仪1的方法。所述方法通过利用以下步骤评估施用于阳极18表面之上的阳极涂层20的耐腐蚀性以及施用于阴极30表面之上的阴极涂层32的耐腐蚀性：
(i)将阳极18密封地置于位于耐腐蚀性评估仪1的腔室10上的阳极夹持器16中，所述腔室10在其中包含电解质12，使得阳极涂层20的一部分暴露于电解质12，阳极涂层20的所述部分在其上具有阳极缺陷24；
(ii)将阴极30密封地置于位于腔室10上的阴极夹持器28中，使得阴极涂层32的一部分暴露于电解质12，阴极涂层32的所述部分在其上具有阴极缺陷36；
(iii)通过计算机可读程序代码工具400操控评估仪1的计算机40(图4A、4B、4C、4D、4E和4F所示)，该计算机可读程序代码工具驻留在位于计算机40内的可用存储介质50上并且配置为使计算机40执行以下步骤，所述步骤包括：
a.使阳极涂层20的所述部分和阴极涂层30的所述部分经历启动期；
b.操控与计算机40连通并连接至阴极30和阳极18的阻抗测量装置46以预设间隔测量所述启动期期间的阻抗A，以产生所述阻抗A的n1组，所述阻抗预设的100000Hz至10-6Hz的交流电频率下测量，所述交流电由与与计算机40连通的可变功率交流发电机44提供并具有10mV至50mV的振幅，可变功率交流发电机44具有连接至阴极30和阳极18的交流输出引线46；
c.对于所述n1组中的每个所述阻抗A，生成A阻抗奈奎斯特图；
d.通过以下步骤确定启动溶液电阻(StaRsol.n1)：
1.测量所述A阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述A阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述A阻抗奈奎斯特图中指向高启动溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗A在所述高启动溶液频率下的实部；以及
2.对于所述n1组中的每个所述阻抗A，重复所述步骤(d)(1)；
e.通过以下步骤确定启动电阻(StaRSta.n1)：
1.测量所述A阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述A阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述A阻抗奈奎斯特图中指向低启动电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗A在所述低启动电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n1组中的每个所述阻抗A，重复所述步骤(e)(1)；
f.操控可变功率直流发电机38以阶梯方式施加预设直流电压V1持续预设时段T1，其中与计算机40连通并连接至阴极30和阳极18的直流测量装置42用于测量所述预设直流电压，并且其中所述预设直流电压V1的范围为0.1毫伏至10伏，并且所述预设时段T1的范围为半小时至100小时；
g.操控阻抗测量装置46在每个所述预设时段的终点，在可变功率交流发电机44提供的交流电的所述预设频率下测量阻抗B，以产生所述阻抗B的所述n2组；
h.对于所述n2组中的每个所述阻抗B，生成B阻抗奈奎斯特图；
i.通过以下步骤确定加速溶液电阻(StpRsol.n2)：
1.测量所述B阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述B阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述B阻抗奈奎斯特图中指向高加速溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗B在所述高加速溶液频率下的实部；
2.对于所述n2组中的每个所述阻抗B，重复所述步骤(i)(1)
j.通过以下步骤确定加速电阻(StpRStp.n2)：
1.测量所述B阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述B阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述B阻抗奈奎斯特图中指向低加速电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗B在所述低加速电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n2组中的每个所述阻抗B，重复所述步骤(j)(1)；
K.使阳极涂层20的所述部分和阴极涂层32的所述部分在各个所述预设时段T1之间经历预设恢复期T2；
l.操控阻抗测量装置46在每个所述预设恢复期T2的终点，在所述可变功率交流发电机44提供的交流电的所述预设频率下测量阻抗C，以产生所述阻抗C的n3组；
m.对于所述n3组中的每个所述阻抗C，生成C阻抗奈奎斯特图；
n.通过以下步骤确定恢复溶液电阻(RecRsol.n3)：
1.测量所述C阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述C阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点 处所述C阻抗奈奎斯特图中指向高恢复溶液频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗C在所述高恢复溶液频率下的实部；
2.对于所述n3组中的每个所述阻抗C，重复所述步骤(n)(1)；
o.通过以下步骤确定恢复电阻(RecRRec.n3)：
1.测量所述C阻抗奈奎斯特图中X轴上的零点与所述C阻抗奈奎斯特图中所述X轴上的某点之间的距离，在该点处所述C阻抗奈奎斯特图中指向低恢复电阻频率的阻抗曲线或外推阻抗曲线与所述X轴相交，以获得所述阻抗C在所述低恢复电阻频率下的实部；以及
2.对于所述n3组中的每个所述阻抗C，重复所述步骤(o)(1)；
p.通过使用以下等式计算所述阳极和所述阴极对的耐腐蚀性能(Rperf)：
Rperf＝[∑Stafn1(StaRSta.n1-StaRSol.n1)]/n1+[∑Stpfn2(StpRStp.n2-StpRSol.n2)]/n2+[∑Recfn3(RecRRec.n3-RecRSol.n3)]/n3，其中n1、n2、n3和n3的范围为1至100；并
且Stafn1、Stpfn2、和Recfn3的范围为0.0000001至1；以及
q.使计算机40操控计算机显示器52以：
(q1)显示耐腐蚀性能(Rperf)，
(q2)操控打印机54打印耐腐蚀性能(Rperf)，
(q3)将耐腐蚀性能(Rperf)传输至远程计算机56或远程数据库，或者
(q4)它们的组合。
本发明的方法可用于比较一种涂层和另一种涂层的耐腐蚀性，在类似条件和方案下通过利用多个例如图8中所示的那些腔室测试它们。可将具有施用于其上的不同类型的阴极涂层的阴极与具有施用于其上的不同类型的阳极涂层的所述阳极进行比较，以评估一种类型的阴极涂层相对于另一种类型 的阴极涂层的抗分层性。应当理解，每一组阴极和阳极对都具有施用于其上的相同涂层。同时，可将具有施用于其上的不同类型的阳极涂层的阳极进行比较，以评估一种类型的阳极涂层相对于另一种类型的阳极涂层的耐腐蚀性。
实例
来自常规腐蚀测试方法的对比腐蚀数据：
常规的40天环状腐蚀测试与本发明的腐蚀测试之间的相关性通过使用八个常规的电涂层体系执行。为了改变腐蚀性能，将八个电涂层体系施加在由冷轧钢制备的测试样板上，所述八个电涂层体系命名为涂层A、B、C、D、F、G、H和I，包括不同的磷酸酯预处理、不同的配方、不同的烘焙温度和烘焙时间。所有测试样板的尺寸、形状和厚度是相同的。涂覆的测试样板被定义为试样片。施加涂层并固化之后，各试样片被划线具有网格图案。用于相关性检验中的常规的40天环状腐蚀测试使用了40个腐蚀测试循环。每个循环持续24小时，包括前8小时的电解质喷雾暴露，包括由半小时暴露于电解质喷雾中接着一个半小时的重复的静置时期组成的重复的工序。所使用的电解质是0.9％NaCl、0.1％CaCl2和0.25％NaHCO3的混合物，所有都是以总重量的重量百分比计的。前述八小时电解质喷雾暴露之后是在50℃和100％RH下8.0小时的湿度暴露，然后是在60℃的烘箱中8.0小时的暴露。测试中对于每个电涂层体系都使用双份的试样片。对上述常规的腐蚀测试之后的每个试样片使用常规的蠕变测量装置经历蠕变测试，并且以毫米为单位报告蠕变。然后将蠕变数据通过使用以下等式转换为耐腐蚀性：
当量耐腐蚀性(Ω)＝B/蠕变＝300000/蠕变
其中B是转化因子，以Ω/mm为单位，其可受所使用的金属基底种类和腐蚀测试方法的侵蚀性所影响。数据转化是为了比较目的所需的，因为通过本发明耐腐蚀评估仪获得的数据是耐腐蚀性形式的。
得自本发明腐蚀测试方法的腐蚀数据：
将八个命名为涂层A、B、C、D、F、G、H和I的电涂层体系施用于试样片上并固化。在此类试样片的涂覆表面上钻六个具有300微米直径的 孔，以分别提供标准化的阳极和阴极缺陷。每个孔都穿过涂层的厚度并止于金属/涂层的界面。标准化的阳极和阴极缺陷是相同的。
腐蚀评估仪基于26小时的测试方案，所述测试方案包括12小时的启动期(直流电压＝0)内的5组交流阻抗测量，随后为四个预设时段，每个时段在阶跃电压下持续2小时，所述阶跃电压起始于0.5伏，随后为1伏、2伏、和3伏。在每个预设时段的终点执行一组交流阻抗测量。在各个预设时段之间，存在1.5小时的恢复期。在每个恢复期的终点，进行一组交流阻抗测量。通过使用以下等式计算涂层的耐腐蚀性能：
Rperf＝[∑stafn1(StaRsta.n1-StaRSol.n1)]/n1+[∑Stpfn2(StpRStp.n2-StpRSol.n2)]/n2+[∑Pecfn3(RecRRec.n3-RecRSol.n3)]/n3
其中n1为5，n2为4，并且n3为4，并且Stafn1、Stpfn2、和Recfn3全部等于1。
前述StaRSta.n1、StpRStp.n2、和RecRRec.n3由10-2Hz处的交流阻抗的实部确定，所述交流阻抗来自每一个在相应时间内获得的相应交流阻抗测量。StaRsol.n1、stpRSol.n2、和RecRSol.n3由100000Hz处的交流阻抗的实部确定，所述交流阻抗来自每一个在相应时间内获得的相应交流阻抗测量。以下提供了测量前述元件中使用的不同元件的进一步说明：
本发明的方法获得的典型的交流阻抗数据(涂层H)可描述于图10中。阻抗数据使用100000Hz至10-2Hz的频率扫描获得。此图称作奈奎斯特图，其中负的虚部作为Y轴以及实部作为X轴。此图的缺点在于频率在图中未明确表示。由于阻抗如早前所述取决于频率，因此当频率改变时，阻抗改变。通过在不同频率(一般从100000Hz至10-2Hz)下的阻抗数据，电阻组件和电容组件可以分隔开并分别获得。例如，图10左边较远处，其延伸作为图12，启动期内的溶液电阻StaRSol.2可通过选择在100000Hz下的阻抗的实部而获得。例如，图10右边较远处，其延伸作为图13，启动电阻StaRSta.2可通过选择在10-2Hz下的阻抗的实部而获得。(StaRSta.2-StaRSol.2)的值也示于图10中，其可用于计算所测试的涂层的耐腐蚀性。
通过本发明的腐蚀评估仪以及常规的环状腐蚀测试获得的耐腐蚀性数据示于图14中。从图14中看，可容易地观察到在常规的腐蚀测试方法与本发明的腐蚀测试方法之间具有明显的相关性。这些两种方法的相关系数可以通过使用皮尔逊积矩相关系数的常规的定义进行计算。所述皮尔逊积矩相关系数是熟知的相关系数，其表示强度和两个随机变量之间线性关系的方向。这些两种方法的相关系数是74％，这相对于任何其他两种常规涂层评估方法之间的相关系数是非常高的，所述其他两种常规方法之间的相关系数小于55％。因此，加速的耐腐蚀性评估仪与常规的腐蚀测试方法非常好地相关。
在涂层评估测试中观察到的相差主要是由难于制备具有完全相同质量的涂覆样品以及常规腐蚀测试中使用的评估方法的主观性质所致。
在电涂层G上观察到的相差可用以下方式解释：
对于相同的电涂层配方来说，预处理应当从最好至最差分级为磷酸锌、磷酸铁、无。这种分级根据现有经验和腐蚀科学知识是熟知的。图14显示两种方法都可正确地识别这种分级(在一组中比较涂层A、B和C并且在第二组中比较涂层F、G和H)。并且从图14和以下表1中可以看出，大部分数据显示对于相同的预处理来说，电涂层2性能优于电涂层1(将涂层F与涂层A比较，涂层G与涂层B比较，涂层H与涂层C比较，并且将涂层I与涂层D比较)。本发明的腐蚀评估方法以100％的准确性鉴别出这样一种趋势，而常规的环状腐蚀方法仅以涂层G的一个例外鉴别出了这种趋势。因此，非常可能的是，通过本发明的方法获得的涂层G的数据更加准确且更加可信。
表1
用于相关性测试的电涂层试样片
标签预处理电涂层烘焙时间和温度A无电涂层110分钟，在360°F下B磷酸铁电涂层110分钟，在360°F下C磷酸锌电涂层110分钟，在360°F下D磷酸锌电涂层118分钟，在310°F下E无电涂层210分钟，在360°F下G磷酸铁电涂层210分钟，在360°F下H磷酸锌电涂层2”10分钟，在360°F下I磷酸锌电涂层218分钟，在310°F下