典型緊固件涂鍍層在模擬海洋環(huán)境中的腐蝕行為.pdf

1、船舶及海洋工程中采用大量的鋼質(zhì)緊固件進(jìn)行連接,腐蝕是其在海洋環(huán)境中發(fā)生失效的重要原因之一,通常需要采用一些表面處理來提高緊固件的耐蝕性。鍍鋅鈍化層以其工藝簡單、高耐熱性、耐蝕性、致密性和美觀等特點(diǎn),得到開發(fā)和應(yīng)用。環(huán)氧富鋁/鋅鋁涂層(簡稱復(fù)合涂層,下文同)除了具有鋅鋁涂層的物理屏蔽、鈍化和陰極保護(hù)作用外,其在耐蝕性和涂層致密性等方面均表現(xiàn)出適用于海洋環(huán)境的特點(diǎn)。
　　 海洋環(huán)境中使用的鋼質(zhì)緊固件的腐蝕與溫度、鹽度等環(huán)境因素密切相

2、關(guān)。本文在綜述海洋環(huán)境腐蝕影響因素、緊固件表面處理技術(shù)及涂層失效過程研究方法的基礎(chǔ)上,選擇鍍鋅鈍化層和復(fù)合涂層對45＃鋼緊固件進(jìn)行防護(hù)處理,并在實(shí)驗(yàn)室條件下,重點(diǎn)研究了其在模擬海洋環(huán)境工況中的腐蝕行為。
　　 采用掃描電鏡,厚度測試,附著強(qiáng)度等測試方法,對兩種膜層表面微觀形貌和物理性能進(jìn)行測試。鍍鋅鈍化層厚度為15～20μm,附著力為0～1級,復(fù)合涂層厚度約為16～20μm,附著力較鍍鋅鈍化層稍低,為1～2級。利用腐蝕電位分析和

3、電化學(xué)阻抗譜研究了兩種膜層分別在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％、3％、5％和7％NaCl溶液中和20℃、35℃以及50℃海水中全浸的腐蝕行為,并通過中性鹽霧試驗(yàn)?zāi)M兩種膜層在海洋大氣環(huán)境中的腐蝕行為。
　　 在不同濃度NaCl溶液和海水中兩種膜層均能有效的保護(hù)基體。
　　 首先考察Cl-濃度的影響。在NaCl溶液中,鍍鋅鈍化層的腐蝕過程表現(xiàn)為3個(gè)階段:鈍化膜的溶解,鍍鋅層的陰極保護(hù)和鋼基體的腐蝕,NaCl溶液濃度不同時(shí),腐蝕過程呈現(xiàn)相同

4、的規(guī)律。復(fù)合涂層也表現(xiàn)為3個(gè)階段:環(huán)氧富鋁膜層的破壞及其中Al的腐蝕,鋅鋁涂層的陰極保護(hù),腐蝕產(chǎn)物的阻擋作用,在所考慮的NaCl溶液濃度范圍內(nèi),腐蝕過程趨勢相同。
　　 浸泡初期,兩種膜層的腐蝕速率隨Cl-濃度升高而增大。浸泡中期,隨著Cl-濃度的升高,兩種膜層的腐蝕速率先增大后減小,在5％NaCl溶液中腐蝕速率達(dá)到最大值。將兩種膜層在腐蝕較嚴(yán)重的5％NaCl溶液對比研究得到:復(fù)合涂層和鍍鋅鈍化層的反應(yīng)電阻分別為242kΩ·cm

5、2和3.53kΩ·cm2。
　　 在海水全浸試驗(yàn)中,鍍鋅鈍化層和復(fù)合涂層的腐蝕過程分別與其在NaCl溶液中的腐蝕過程呈現(xiàn)相同的規(guī)律。由于實(shí)際應(yīng)用中海水的溫度會(huì)有較大的變化,所以分別考察兩種涂層在20℃、35℃、50℃的海水中的腐蝕行為。
　　 整個(gè)浸泡過程中,隨著溫度的升高,鍍鋅鈍化層的涂層電阻由1.05kΩ·cm2降到0.59kΩ·cm2,復(fù)合涂層的涂層電阻則由15.8kΩ·cm2降為10.3kΩ·cm2。特別對比了兩