油漆的快速电化学评估
许多涂层的测量方法仍然是在盐雾中暴露数月。油漆快速电化学评估（REAP）可在 24 小时内通过结合不同的技术来确定失效时间（TTF）。本节将为您提供 REAP 的分步操作手册，使您能够执行自己的 REAP。
REAP
快速是一个相对的术语。该程序包括一个过夜步骤，对于普通光谱分析人员来说，这似乎是很长的时间，但对于腐蚀科学家来说，这只是很短的时间。在此过程中，会对多个样品进行一系列测量，并推断出长期稳定性。电化学阻抗光谱法（EIS）和阴极脱钩法是油漆快速电化学评估（REAP）的核心技术，可用于估算失效时间。
该描述基于 ASTM G01.11 腐蚀中的电化学测量小组委员会，更多详情可在该小组委员会中查找。REAP 最初是 Kending 等人在 J.Coatings Tech.
在此过程中，将确定腐蚀电位、涂层吸水率和脱粘率。通过这三个参数可以估算出失效时间 (TTF)。
样品
在进行 REAP 测量之前，两个样品上都应该有一层固化干燥的涂层。测量本身需要 0.5 M NaCl 溶液。此外，还需要两个装置将两个样品浸泡 24 小时。
REAP 需要成对的样本或偶数个样本。通常建议至少进行三次测量。一半样品保持原样，另一半样品进行划线。划线样品应为直角交叉，两条线均为 2 厘米长。如果您想确保自己符合 ASTM 标准，可以查阅 ASTM B117 中的样品划线方法。
您还需要将样品的特定区域暴露在测量溶液中，并将其连接到恒电位仪上。
接下来讨论 REAP 的步骤。
腐蚀可能性
首先需要确定的参数是原始样品的腐蚀电位Ecorr，因为下面的测量需要用到它。Ecorr 应在样品浸泡后短时间内测量，因此我们建议在将测量溶液（0.5 M NaCl）倒入样品池之前先设置好测量参数。
腐蚀电位（也称为开路电位计）的测量时间为 200 秒，每 0.5 秒测量一次。
您不必在 PSTrace 的腐蚀模式下执行此测量，但本说明将假设您处于腐蚀模式下。您可以在 PSTrace 窗口的左上角更改模式。
从技术列表中选择腐蚀潜能值。请注意：如果您不知道某项技术的作用，只需在下拉菜单中选择该技术，然后按?您可以激活该技术的所有当前范围，因此所有当前范围都应标记为蓝色。输入t 间隔 0.5 秒和t 运行 200 秒。
将样品放入测量溶液中，或先放入样品，然后倒入溶液。确保样品表面没有气泡。将恒电位仪连接至计数器、参比电极和工作电极。按下运行按钮。
录制后可以保存。如果您想将 REAP 期间进行的所有不同测量保存到一个会话文件中，可以将运行按钮旁边的下拉菜单设置为 "叠加"。
有一种可能是，您的涂层非常好，其表现非常接近完美的电容器。因此，您可能不会得到稳定的Ecorr，也不会显示出达到恒定电位的趋势。虽然这给我们的测量带来了不便，但这意味着您生产出了合格的涂层。REAP 的下一步将使用测量到的Ecorr，如果无法测量，则无法实现。建议假设Ecorr 为 -600 mV。
确定涂层不膨胀的能力
这一步骤的目的是确定原始样品涂层的容量。随后将测定涂层在水中浸泡 24 小时后的容量。容量的变化是由水渗透涂层引起的。有了这两种容量，就可以计算出吸水率。
参比电极、对电极和样品仍应连接在步骤 1 中。将下拉列表中的技术更改为阻抗光谱法。将平衡时间设定为 600 秒。下拉菜单应显示固定电位。如果之前在步骤 1 中测量到了稳定的 OCP，则可以将E dc设置为 0 V，并选中下面的 "测量与 OCP 对比"和"E dc 与 OCP 对比"复选框。这样，E dc 就表示 OCP 的电位差。
在 EIS 测量之前会进行一次短时间的 OCP 测量，以确定 OCP。该测量将持续到t Max.或达到稳定标准。如果没有得到稳定的 OCP，请取消选中 "测量与 OCP 的关系 "和"E dc 与 OCP 的 关系 "复选框。 尝试将E dc 设置为 -600 mV 与 SCE 的关系，即现在与参比电极的关系。如果您不知道与参比电极的比值，请访问 本网站。
设置E ac 为 10 mV。从 "频率类型扫描 "中选择，最高频率为 100 kHz。最小频率设置为 0.01 Hz。开始测量（见图 7.3）。测量结束后，样品将留在溶液中。
分析是通过等效电路拟合完成的，但这将在第 4 步获取第二个阻抗谱时讨论。
退保率
在脱粘过程中，涂层会从基体上剥离。这一步的目标是找出涂层的脱粘速率。这将以每小时与初始划痕的距离 dx/dt 来衡量，也就是脱粘区域的扩展速度。
适当的涂层不允许脱粘，因此我们需要使用划线样品。原始样品在氯化钠溶液中停留 24 小时，以便执行后面的步骤 4，因此您需要第二个装置或至少是支架和容器，以保持样品浸没在氯化钠溶液中。
划线样品的脱粘速度仍然相当缓慢，因此在将样品浸入 NaCl 溶液中 24 小时后，对划线样品施加电位可加速这一过程。该电位具有很强的阴极性，因此在该电位下的时间内会形成氢。这应该会增加脱键速率，因此可以在 24 小时内评估脱键速率。
准备一个装有氯化钠溶液、参比电极和对电极以及划线样品的样品池。将技术更改为时变测量法。将t 平衡设置为 600 毫秒，E 直流设置为 -1.05 V vs SCE。开始测量。
虽然在确定 dx/dt 时不需要记录电流，但我们建议您保存数据以备将来参考。电流与脱粘率之间也存在相关性，因此电流越大，脱粘率越高。
24 小时后，将样品从溶液中取出，用去离子水冲洗，以防止进一步反应。用布或纸巾擦干样品。用胶带去除划痕周围的松散涂层。用尖锐的物体检查是否所有松散物质都已去除。如图 7.4 所示，用尺子测量划痕周围的宽度 w。脱粘区域的边界并不总是很清晰，因此应多次测量宽度并取平均值。脱粘速率，即脱粘和正常涂层之间边界的进展速度，可以通过取宽度的一半，即原始划痕和未涂层区域边界 x 之间的距离，除以时间 t 来计算。
解散率 dx/dt 通常以毫米/小时表示，尽管其范围仅为微米/小时。这种低速率要求使用非常精确的尺子来测量宽度 w。
确定涂层的膨胀能力
原始样品的涂层在氯化钠溶液中浸泡 24 小时后会吸收一些水分。为了确定这种吸水率，需要确定涂层的容量。这是因为水的介电常数与涂层中的有机化合物截然不同。
测量方法与步骤 2 的测量方法类似。首先，连接带有原始样品的样品池（参比电极、对电极和工作电极）。然后重复步骤 2 中的 EIS 测量。如果之前使用 OCP 作为E dc，则应再次使用。否则，请输入与第一次测量时相同的电位。如果需要，您可以保存步骤 2 的测量方法文件并重复使用，这样就可以轻松完成实验设置。只需在顶部菜单 "方法 "下选择 "保存方法"，然后选择 "加载方法"即可加载参数。
使用 PSTrace 可以很容易地从两个光谱中确定浸泡 24 小时前后的涂层能力。
在 腐蚀测量的等效电路拟合一章中，对等效电路的使用进行了深入讨论。对于 REAP 来说，与图 6.11 中类似的模型已被证明是有用的。只是将基体溶液界面的电容器换成了恒定相位元件 (CPE)，以考虑涂层电容器的非理想特性。该模型如图 7.5 所示。
在拟合数据时，应考虑到 "如何轻松拟合"一章中的提示。
当两条曲线的拟合结果都令人满意时，就可以利用浸泡前后的容量计算出涂层的吸水率（体积百分比 %V）。也许还必须用 CPE 代替CC，才能达到合适的拟合效果。CPE 的容量单位为 T，但在本实验中可以类比使用 F 的容量。
确定 Rcorr
根据步骤 4 中的拟合结果，还可以推算出标为Rct 的耐腐蚀性Rcorr。只需读取浸泡 24 小时后的 EIS 拟合值即可。
估算故障时间 (TTF)
如果已知耐腐蚀性Rcorr、吸水率（%V）和脱粘率 dx/dt，就可以计算出 TTF。文献中建议使用公式 7.3：
从等式 7.3 中可以看出，Rcorr 增加会增加 TTF，dx/dt 或吸水率 %V 增加会降低 TTF。该等式包含一些经验常数，这些常数是根据在相同条件下对低碳钢的测量结果得出的。其他金属可能有不同的常数，而且目前还不完全清楚哪些其他影响因素可能会对这些测量结果产生影响。通过使用其他 TTF 估算方法和一系列 REAP 测量，可以获得其他系统的常数。这需要投入大量时间。不过，根据上述等式得出的数值可以对在相同条件下测量的两种涂层进行比较。
对 REAP 所有方面的深入讨论将超出本手册的篇幅。如果需要更深入的了解，我们建议参阅上述出版物：
ASTM G01.11