The Use of Electrochemical Impedance Spectroscopy in the Evaluation of Coatings for Outdoor Bronze

Abstract

AbstractAbstractElectrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a technique that quantitatively measures the amount of corrosion protection provided by a coating to a metal substrate. This article illustrates the theory of EIS along with its potential for application in the evaluation of protective coatings for outdoor bronze sculpture and ornamentation. Three coating systems were evaluated on a monumental cast bronze: a microcrystalline wax; the methyl methacrylate copolymer sold under the trade name Incralac; and an acrylic/acrylic urethane topcoat. Each coating system was aged using accelerated weathering and evaluated via EIS. This information was then used to calculate the impedance modulus of the samples, which is displayed in Bode plots and interpreted in terms of coating performance.Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a technique that quantitatively measures the amount of corrosion protection provided by a coating to a metal substrate. This article illustrates the theory of EIS along with its potential for application in the evaluation of protective coatings for outdoor bronze sculpture and ornamentation. Three coating systems were evaluated on a monumental cast bronze: a microcrystalline wax; the methyl methacrylate copolymer sold under the trade name Incralac; and an acrylic/acrylic urethane topcoat. Each coating system was aged using accelerated weathering and evaluated via EIS. This information was then used to calculate the impedance modulus of the samples, which is displayed in Bode plots and interpreted in terms of coating performance.La spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) est une technique qui mesure quantitativement le niveau de protection contre la corrosion d'un substrat métallique fourni par un revêtement. L'article illustre la théorie de la SIE et décrit son application pour évaluer les revêtements protecteurs des sculptures et ornements en bronze exposés à l'extérieur. Trois types de revêtements ont été étudiés sur un bronze coulé monumental : une cire microcristalline, un copolymère de méthacrylate de méthyle vendu sous le nom commercial de Incralac, et un revêtement de surface à base d'acrylique/ uréthane acrylique. Chaque type de revêtement a été soumis à un vieillissement accéléré et évalué par SIE. L'information a ensuite été utilisée pour calculer le module d'impédance des échantillons, représenté dans des diagrammes de Bode et interprété en termes de performance protectrice.Mit Hilfe der Elektrochemischen Impedanz Spektroskopie (EIS) kann man den Korrosionsschutz durch ein Überzugsmaterial auf einem Metall quantitativ bestimmen. In dieser Arbeit wird einerseits die Methode theoretisch beschrieben, andererseits werden die Möglichkeiten von EIS anhand von Schutzüberzügen auf Außenbronzen und Ornamenten ausgelotet. Drei Schutzüberzüge wurden evaluiert: ein Mikrokristallines Wachs, ein Acryl/Methacrylat Copolymer, das unter dem Namen Incarlack gehandelt wird, sowie ein Acryl/Acrylurethanüberzug. Jedes Schutzsystem wurde durch beschleunigte Bewitterung gealtert und mit Hilfe von EIS bewertet. Diese Information wurde zur Bestimmung des Impedanzmoduls der Proben genutzt. Das Impedanzmoduls wurde in Bode Diagrammen aufgetragen und hinsichtlich der Schutzwirkung interpretiert.La espectroscopía electroquímica de impedancia (EIS) es una técnica que mide cuantitativamente el nivel de protección contra la corrosión que suministra una capa de recubrimiento a un substrato metálico. Este artículo ilustra primeramente los aspectos teóricos de la EIS, se evalúa además su potencial para evaluar la efectividad de las capas de protección en esculturas y ornamentaciones de bronce en exteriores. Se evaluaron tres sistemas de recubrimiento en un bronce monumental: una cera microcristalina, un copolímero de metilmetacrilato vendido bajo el nombre de Incralac y un acabado acrílico/acrílico de uretano. Cada sistema de recubrimiento fue envejecido aceleradamente de modo artificial y evaluado mediante EIS. La información obtenida fue después usada para calcular los módulos de impedancia de las muestras, los cuales se representan en gráficos Bode y se interpretan en términos del desempeño de los recubrimientos.