熱燒結(jié)鋅鋁涂層及其復(fù)合涂層失效過程的研究.pdf

1、熱燒結(jié)鋅鋁涂層技術(shù)主要應(yīng)用于緊固件的防腐，自從問世以來就得到了迅速的發(fā)展。該涂層同時具有物理屏蔽作用、鈍化作用和陰極保護作用，能夠?qū)︿撡|(zhì)緊固件基體提供長效防護。在海洋腐蝕環(huán)境中，該涂層的防水性不足以及施工導(dǎo)致的局部破損等問題容易引發(fā)涂層性能降低甚至提前失效。 本論文在綜述鋅鋁涂層的制備工藝、成膜過程、耐蝕機理以及涂層失效過程研究方法的基礎(chǔ)上，采用人工劃痕模擬實驗的方法，通過中性鹽霧、海水全浸和海水間浸實驗研究了破損前后涂層耐蝕性

2、能以及不同破損程度對涂層耐蝕性能的影響。結(jié)果表明當(dāng)涂層表面存在小于等于1 mm寬度的劃痕時，涂層的耐蝕性能受到的影響不大；當(dāng)劃痕的寬度超過3 mm時，涂層的耐蝕性能大幅度下降。 采用極化曲線、電化學(xué)阻抗譜和掃描振動參比電極技術(shù)研究了熱燒結(jié)鋅鋁涂層的失效過程。結(jié)果表明，劃痕的存在使熱燒結(jié)鋅鋁涂層的鈍化區(qū)減小。劃痕寬度增大，自腐蝕電流密度增大，極化電阻減小。完好涂層和劃痕涂層對基體的主要防護機制是電化學(xué)保護且持續(xù)時間很長。劃痕寬度越

3、大，電化學(xué)反應(yīng)越容易進行。SVET實驗結(jié)果表明，涂層對劃痕處有一定的自修復(fù)作用。 在熱燒結(jié)鋅鋁涂層表面刷涂一層環(huán)氧富鋁膜層，形成復(fù)合涂層。采用掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)，厚度測試、附著強度等測試方法，對復(fù)合涂層的表面微觀形貌，成份和物理性能進行測試，并與熱燒結(jié)鋅鋁涂層進行比較發(fā)現(xiàn)，復(fù)合涂層表面比熱燒結(jié)鋅鋁涂層更加致密，復(fù)合涂層僅比鋅鋁涂層增厚約5μm，且附著強度略有提高。通過中性鹽霧、海水全浸和海水間浸實驗表明，復(fù)合

4、涂層的耐蝕性能明顯優(yōu)于熱燒結(jié)鋅鋁涂層。復(fù)合涂層耐中性鹽霧的時間超過2880 h，耐海水全浸時間超過120天，耐海水間浸時間超過182個循環(huán)。在海水全浸和間浸過程中，復(fù)合涂層的自腐蝕電位變化比鋅鋁涂層的平穩(wěn)。涂覆環(huán)氧膜層明顯增加了涂層的極化電阻，降低了腐蝕電流密度。復(fù)合涂層在海水中浸泡初期主要為擴散控制；隨著腐蝕介質(zhì)的進一步入侵，環(huán)氧膜層中的鋁粉發(fā)生活化反應(yīng)，對底層鋅鋁涂層起到了一定的犧牲陽極保護作用。 采用人工劃痕模擬實驗的方法

5、，通過中性鹽霧、海水全浸和海水間浸實驗研究了破損前后復(fù)合涂層耐蝕性能以及不同破損程度對涂層耐蝕性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)涂層表面存在0.1 mm寬的劃痕時，復(fù)合涂層仍具有較高的耐蝕性能；但是當(dāng)劃痕寬度為1 mm時，涂層的耐蝕性較差。通過極化曲線和電化學(xué)阻抗譜研究了復(fù)合涂層的失效過程。劃痕涂層陽極段存在明顯的鈍化區(qū)，隨浸泡時間的延長，鈍化區(qū)逐漸消失。劃痕寬度越大，自腐蝕電位越正，自腐蝕電流密度越大，極化電阻越小。在測試時間內(nèi)劃痕涂層試樣阻抗

6、譜呈現(xiàn)2個時間常數(shù)，涂層對劃痕處裸露的鋼基體提供電化學(xué)保護。 經(jīng)過各種劃痕涂層試樣的耐蝕性測試發(fā)現(xiàn)，相比于熱燒結(jié)鋅鋁涂層，覆膜涂層對局部破損更為敏感，只有在非常微小的破損條件下能夠保持覆膜涂層良好的耐蝕性。破損面積增大，覆膜涂層防護性能急劇下降。 以上研究工作表明，鋅鋁涂層的破損面積控制在一定的范圍內(nèi)，涂層仍具有很好的耐蝕性能，為鋅鋁涂層在海洋環(huán)境中的應(yīng)用提供了依據(jù)。有機覆膜技術(shù)為改善鋅鋁涂層在海洋環(huán)境中的應(yīng)用提供了新的