電弧噴涂金屬涂層耐海水沖蝕性能研究.pdf

1、為了加速海洋資源的開(kāi)發(fā)，人類在海洋中建造了無(wú)數(shù)固定與活動(dòng)的海上構(gòu)筑物。暴露于海洋環(huán)境中的鋼構(gòu)造物，腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域是浪花飛濺區(qū)，其主要的失效形式之一是沖刷腐蝕。為了得到性能優(yōu)異的防腐涂層，研究防腐涂層的沖刷腐蝕性能對(duì)新型涂層制備有重大意義。 本文模擬浪花飛濺區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并制造了一臺(tái)旋轉(zhuǎn)噴射式?jīng)_蝕試驗(yàn)機(jī)。該試驗(yàn)機(jī)可分為旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)、試樣裝夾和固定支撐系統(tǒng)、液（液固）體循環(huán)噴射系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)五大部分。試驗(yàn)機(jī)

2、可實(shí)現(xiàn)沖擊速度、沖擊頻率、溶液溫度、沖擊角度、沖擊距離、懸掛試樣數(shù)量可控，可比較不同材料的抗沖蝕性能，且通過(guò)電化學(xué)腐蝕測(cè)試監(jiān)測(cè)材料沖蝕失效過(guò)程中的腐蝕分量，從而分析各因素的影響。試驗(yàn)機(jī)漿料流量和濃度穩(wěn)定，平行試樣的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好。 利用電弧噴涂設(shè)備，在碳鋼基體表面制備了鋁、鈦、鋁鈦、鋁鋅和鋁青銅五種涂層試樣，在上述自制的沖蝕試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了沖蝕試驗(yàn)，研究了不同涂層的耐沖蝕性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋁鈦、鋁鋅涂層保護(hù)效果較好，鋁涂層保護(hù)效果居

3、中，鈦和鋁青銅涂層的保護(hù)效果差。對(duì)于硬脆的鈦涂層，涂層沖蝕后即產(chǎn)生裂紋；對(duì)于硬度低，塑性好的鋁涂層，涂層沖蝕后產(chǎn)生鼓泡和花蕾狀破壞；對(duì)于塑韌性較好的鋁鈦涂層，沖蝕后產(chǎn)生蜂窩和海綿狀的破壞結(jié)構(gòu)。 沖擊速度和沖擊頻率對(duì)涂層的沖蝕失效機(jī)制有重要影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)土魉?、低沖擊頻率時(shí)，即沖擊速度4m/s，沖擊頻率為1/6Hz，涂層主要以腐蝕為主；當(dāng)增加沖擊頻率時(shí)，即沖擊頻率為1/3Hz，涂層以腐蝕和流體沖刷為主；進(jìn)一步增加沖擊流速和沖擊

4、頻率，即沖擊速度為8m/s，沖擊頻率為1Hz，涂層產(chǎn)生了空蝕，主要以力學(xué)作用為主，腐蝕為輔。 在進(jìn)行沖蝕試驗(yàn)的過(guò)程中，采用電化學(xué)方法監(jiān)測(cè)了涂層自腐蝕電位和自腐蝕電流密度的變化。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沖擊頻率升高，其產(chǎn)生的剪切力能破壞鈍化膜，使電位降低；對(duì)于犧牲陽(yáng)極為主的涂層，能加速腐蝕，電位稍微正移。溫度升高，可以增加離子和帶電體的活性，促進(jìn)擴(kuò)散，使得鈍化涂層電位降低，但對(duì)犧牲陽(yáng)極型涂層影響很小。在低沖擊頻率下，流體沖擊速度升高使涂層鈍化容