电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的研究进展

电弧喷涂金属涂层作为钢结构表面防护的一种重要措施,经过几十年的发展,已成为成熟的表面工程技术和产业。同时,随着新的喷涂工艺、设备和材料的不断研发,电弧喷涂金属涂层应用领域日益广泛。与此同时,使用电弧喷涂技术进行防腐的缺点也日益突出,尤其是喷涂过程中存在有害物质排放等问题,严重制约了其发展。电弧喷涂制备的涂层孔隙率低、微观组织致密、结合强度高且经济性好。相比于其他传统防腐技术,电弧喷涂金属涂层应用于钢结构的表面防护具有如下优势:(1)电弧喷涂沉积效率高、操作容易,便于现场施工;(2)涂层在海洋苛刻腐蚀环境中服役时间长。然而,电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的服役环境介质不同,对涂层的耐蚀性能提出了更高的要求。因此,近几十年来除研究电弧喷涂工艺参数外,科研工作者们着力研发多功能、高性能的喷涂材料,并取得了丰硕成果,同时充分利用电弧喷涂技术的优势可显著提高涂层的性能。目前电弧喷涂金属涂层材料正朝着复合化、新型化方向发展。目前,用于钢结构表面防护且已取得广泛应用的喷涂材料有锌/铝及其合金、镍基合金、铁基合金和铜基合金等。其中锌、铝及其合金是使用最早且最广泛的喷涂材料;镍基合金可通过加入铬、钼等抗点蚀、缝隙腐蚀的合金元素,提高材料的耐蚀性能;铁基合金中添加少量Mo等元素,能有效抑制晶界腐蚀发生;铜基合金中加入1%的锡,能抑制合金脱锌过程并提高其力学性能。近几年的研究重点为多种合金材料复合及新型合金材料的使用,以电弧喷涂技术为手段制备耐腐蚀涂层,可实现涂层功能和性能的双提升。本文以分析钢结构在近海岸海洋环境各区域带的腐蚀规律为基础,比较了目前用于钢结构表面腐蚀防护的方法及其优缺点,阐述了电弧喷涂涂层的研究现状和防腐机理。从电弧喷涂耐海水腐蚀涂层的微观组织结构、涂层性能及防腐机理等方面,分析了电弧喷涂金属涂层防腐面临的问题并展望了其前景,以期为工业领域钢结构表面的长效防护提供参考。     

金属涂层与有机涂层在5%NaCl溶液中的腐蚀特征

为了解金属锌涂层与有机涂层性能的变化规律,测试了电弧喷涂锌涂层和有机涂层在5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱(EIS),并结合扫描电镜(SEM)观察,分析了金属涂层及有机涂层腐蚀特征的变化过程.结果表明:锌涂层表现出自封闭作用,其防护性能主要体现在腐蚀后期,而有机涂层在腐蚀初期有较好的防护性能;锌涂层的电化学行为可以用等效电路Rs(RpoCc)(RpCdl)来描述;随着浸泡的进行,锌涂层极化电阻增大,有机涂层极化电阻减小.     

金属阳极涂层在化工大气环境中的腐蚀行为

为了解化工大气环境对碳钢表面金属阳极涂层的腐蚀性,开展了热喷涂锌、铝、锌铝合金涂层以及热镀锌、渗锌钢在化工大气环境中的曝露腐蚀试验。通过试样的腐蚀形貌、腐蚀速率变化及电化学测试,考察了金属阳极涂层在石油炼化大气环境中的腐蚀行为。结果表明:化工大气环境腐蚀等级为C4级;喷铝层的腐蚀速率最低;渗锌层的耐蚀性优于热镀锌层。10μm厚热镀锌板耐腐蚀寿命约为4 a,40μm厚热镀锌和渗锌层寿命大于10 a,150μm的喷涂层耐蚀寿命大于30 a。     

有机涂层渗水率及金属界面腐蚀的研究进展

综述了涂层渗水率测试技术及电化学方法在评估有膜层耐蚀性能中的应用,比较了二者的区别与相关之处,结果表明,由吸水量－时间对数曲线、蒸气渗透率可定量测试涂膜对腐蚀介质的屏蔽性能及介质渗透的三个阶段,但该法不能表征膜下腐蚀的具体情况;而交流阻抗技术可定性、连续检测膜下腐蚀过程,由腐蚀电化学参数可表征介质对基材的电化学腐蚀。二者有机结合,可预测防蚀涂料早期发生腐蚀的过渡期长短,研究影响涂层水渗透率变化及过渡期长短的作用因素,以及这种变化与涂膜界面腐蚀的关系。     

Q235钢电弧喷涂长效防护金属涂层的腐蚀行为

电弧喷涂Zn,Al及其合金涂层应用广泛,但不同喷涂层体系防腐蚀性能的优劣一直争议不断,有必要对各喷涂层的防腐蚀性能进行更加细致的分析。采用电弧喷涂技术在Q235钢表面喷涂了Al,ZnAl15,AlMg5及Zn+Al双丝涂层。研究了4种喷涂层在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的耐浸泡腐蚀性能及电化学行为,用扫描电镜和X射线衍射仪分析了喷涂层表面组织形貌及腐蚀产物的形貌及相结构。结果表明:Al,ZnAl15,AlMg5喷涂层中各成分分布较均匀;Zn+Al双丝伪合金喷涂层中有纯Zn、纯Al和Zn-Al合金微区,各微区成分不均匀易导致选择性腐蚀或形成微电池;阳极金属涂层阴极保护作用由高到低依次为ZnAl15Zn+AlAlMg5Al,耐蚀性优劣依次为ZnAl15AlMg5AlZn+Al。     

金属涂层塑料薄膜

金属涂层塑料薄膜对制造商和用户来说不仅是一种具有吸引力,而且是有生命力的材料。初开始,这些产品持有“外观注目”的声誉,尔后逐步使用于各种建筑结构中,其效果显著,性能良好。除包装工业中广泛使用外,人们发现各种金属涂层薄膜用途越来越广,这些用途有绝缘、照相和复印处理、导电工艺、太阳能控制以及其它一系列日益增多的用途。在这些场合中金属涂层薄膜显示了良好的阻隔和导电性能。     

耐高温腐蚀保护涂层

本文叙述了保护燃气轮机热部件的高温涂层。涂层包括从单一渗铬和渗铝处理到十分先进物理真空喷镀、发展中的低压等离子火焰喷涂和复合处理。     

涂漆金属的腐蚀

前言众所周知,金属腐蚀给国民经济带来巨大损失。在各种防腐蚀措施中以涂料的应用最广,因此揭示涂漆金属的腐蚀机理,研究漆膜特性,发展新型耐蚀涂料,完善并改进现行涂装工艺,控制或延滞金属的腐蚀速度是颇具现实意义的,它越来越受到人们的普遍重视。本文拟就影响漆膜耐蚀性能的因素、涂漆金属的七种腐蚀类型及十个未解决难题作一扼要介绍,以便研究解决之。     

金属的腐蚀疲劳

<正> 一、前言在腐蚀介质中,金属同时承受腐蚀和交变应力作用时,疲劳强度叫显降低,这就是所谓的腐蚀疲劳。虽然,腐蚀疲劳明确是指在清水、盐水和酸性溶液中等而言,但是在大气中的影响也不可忽视。而且,在这种情况下腐蚀疲劳进一步可分为由于吸附大气中的氧、水蒸汽、其他气体及油脂等而产生吸附疲劳和由于电化学机理而产生湿气腐蚀的腐蚀疲劳。     

新型的防腐金属涂层

美国能源部布鲁克海文国家实验室的研究者开发了一种新型金属表面超薄薄膜涂层，可有效防止金属的腐蚀。这种新型薄膜涂层厚度小于10nm，即使处在海水中，也可保护金属不受腐蚀。由于涂层厚度超薄，所需材料越少，成本就越低。该材料适用于铝、铁、镍、锌、铜等金属，可应用于阀门、泵及其他器件上。     

Ni3Al金属间化合物及溅射CoCrAlY涂层的高温热腐蚀

研究了Ｎｉ３Ａｌ金属间化合物及溅射ＣｏＣｒＡｌＹ涂层在９００～９５０℃空气中，表面存在（Ｎａ，Ｋ）２ＳＯ４盐膜时的热腐蚀行为，结果表明，Ｎｉ３Ａｌ遭受严重的热腐蚀，溅射ＣｏＣｒＡｌＹ涂层可以通过在表面迅速形成保护性Ａｌ，Ｃｒ氧化膜而显著改善Ｎｉ３Ａｌ的耐热腐蚀性能。     

热喷涂耐大气腐蚀涂层

一、概述尽管涂料防腐有着悠久的历史,它具有经济、易行、适用范围广等特点,但漆膜与基体金属粘附强度较差,易于剥落,油漆涂层中的孔隙造成水分与气体的渗入,使基体的电化学腐蚀加剧。特别在苛刻腐蚀条件下,防护寿命不长。     

溅射CoCrAlY涂层对Ni3Al金属间化合物热腐蚀抗力的影响

采用电化学方法并结合物相分析技术研究了溅射CoCrAlY涂层对Ni_3Al金属间化合物热腐蚀抗力的影响。结果表明,Ni_3Al金属间化合物的耐蚀性能极差,合金表面没有形成Al_2O_3保护膜。CoCrAlY涂层表面形成了富铝氧化膜,明显改善了Ni_3Al金属间化合物的耐蚀性能。     

几种电弧喷涂金属涂层在酸性土壤模拟液中的腐蚀行为

通过自然浸泡、动电位极化、电化学阻抗谱技术研究了电弧喷涂Zn、Zn15Al和316L不锈钢三种单层涂层和底层Zn或Zn15Al表层316L两种双层复合涂层喷涂试样在鹰潭酸性土壤模拟液中的腐蚀速率和腐蚀行为,以确定适合预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)金属端头抗华南酸性土壤腐蚀的涂层体系.结果表明:Zn、Zn15Al、Zn-316L和Zn15Al-316L涂层均能明显抑制基体Q235钢的腐蚀;Zn和Zn15Al涂层表面的腐蚀产物膜致密且与涂层牢固结合,其耐蚀性指标随腐蚀时间延长而明显变好;腐蚀中后期Zn15Al涂层的耐蚀性指标稍优于Zn涂层;316L涂层的耐蚀性随腐蚀时间延长而急剧下降.     

含难熔金属涂层的研究进展

材料表面性能直接影响着材料能否在特定环境中长期服役。表面涂层技术作为一种常用的表面改性方法,通过在基体表面涂覆一层或多层金属或非金属,提高基体耐磨、耐热、耐腐蚀、高温稳定等性能。难熔金属及其合金、金属间化合物、碳化物、氮化物等,因具有高温强度高、抗液态金属腐蚀性能好、可塑性加工等特点,已成为航空航天、国防军工等领域最具潜力的涂层材料。含难熔金属涂层的制备方法有热喷涂、激光熔覆、气相沉积等,且相关技术仍在不断优化和创新,以适应日益严苛的服役条件,如人们在传统热喷涂上进行改进,开发了超音速火焰喷涂和超音速等离子喷涂技术,结合激光熔覆和冷喷涂开发出激光辅助冷喷涂技术,还提出了利用接触固体渗碳方法获得难熔金属碳化物涂层。在研究较多的难熔金属涂层、合金涂层和碳化物涂层的基础上,学者通过成分及工艺优化不断改善涂层耐磨、耐高温等性能,还获得了具有独特性能的Ni-W、Ni-Mo、Ta纳米复合薄膜和Mo2C复合涂层及高硬度WN涂层;由于单一涂层的应用存在局限,开发具有不同功能的复合涂层已经成为研究热点,如具有润滑性能的难熔金属硫化物复合涂层、Mo2Si系复合涂层等;由于晶粒细化带来的优势,多种纳米级复合薄膜制备技术也有待开发推广。此外,在难熔金属涂层回收方面,关于WC涂层的回收提取技术研究较深入,而我国难熔金属回收再利用比例较低,从涂层中高效清洁回收难熔金属的关键技术有待研发。本文介绍了不同种类的含难熔金属涂层,包括金属基合金涂层、陶瓷涂层(主要包括碳化物涂层、氮化物涂层、硅化物涂层、硫化物涂层)、难熔高熵合金涂层等,综述了不同涂层的应用领域、制备方法及涂层中难熔金属的回收策略,指出了目前研究中面临的问题,展望了未来含难熔金属涂层的研究方向。     

有涂层缺陷的X70管线钢在模拟包头土壤溶液中的腐蚀行为

测定了内蒙古包头地区土壤的基本理化性质,制作了占试样总面积分别为0.39%、1.57%和6.28%的破损涂层缺陷试验,测定了涂层缺陷试样在不同浸泡时间内在包头模拟溶液中的交流阻抗谱,并连续测定了试样的自腐蚀电位Ecorr.试验结果表明:交流阻抗谱的Nyquist曲线显示为典型的具有扩散控制的双容抗弧,并且随浸泡时间的延长,曲线的容抗弧先增加而后缩小,说明在破损涂层缺陷状态下,试样的腐蚀程度随着浸泡时间先减小后加剧.分析后认为,模拟溶液向涂层内部的渗透以及涂层缺陷附近的涂层与钢基体间的缝隙腐蚀是导致涂层缺陷下X70管线钢腐蚀的主要原因.     

陶瓷涂层可预防高温腐蚀

美国太平洋西北国家实验室（PNNL）开发出一种低成本陶瓷涂层可防止钢铁或超合金在化工或发电时的高温腐蚀（700～1000℃）,这项技术是与华盛顿大学、中央佛罗里达大学、航空制品与化学公司、太阳能涡轮机、SRI和星火系统公司共同完成的。这种涂覆技术是将一种陶瓷先驱剂高分子液体化合物与铝片状粉末混合生成浆料。这种浆料可用于涂布金属物品,可采用涂刷法。涂覆完毕的涂层用一种市售的钌催化剂进行低温熟化。经催化剂处理的高分子试剂发生交联,使浆料形成干燥面层。     

Zn-Al涂层腐蚀电化学行为研究

通过电化学交流阻抗谱(EIS)研究了Zn-Al涂层在铜加速醋酸盐雾试验中的腐蚀行为,建立了等效电路模型并分析了相关电化学参数随时间的变化规律。采用扫描电镜及能谱仪分析了涂层腐蚀后的形貌及成分组成,阐释了电化学参数的演变规律。结果表明,盐雾试验中Zn-Al涂层的腐蚀由电化学反应控制逐渐转变为扩散控制,最后进入基体腐蚀阶段。     

电站锅炉金属的外部腐蚀

动力设备的运行可靠性和经济性,在颇大程度上取决于锅炉的受热面、紧固件和烟道的状态。因此,制定防止锅炉金属外部腐蚀的措施,是热力工程方面一项极为迫切的任务。由于燃料品种、设备结构和运行方式等各有特点,发生的腐蚀现象是多种多样的,但基本上可以归纳为两种情况,即低温腐蚀和高温腐蚀。当金属温度低于烟气露点时,管式、再生式空气预热器的低温段受热面,以及烟道和烟囱等均受到低温腐蚀。当然用含硫燃料时,腐蚀的性质是相同的。而燃用固体燃料时汽包锅炉和直流锅炉的炉膛水冷壁     

金属大气腐蚀的电化学研究

在天然大气环境下使用的金属,其性能强烈地受气候因素,如温度、湿度、阳光等的影响。由于大气腐蚀行为与各因素的关系很复杂,目前还不可能提出一种快速评价大气腐蚀严酷程度的简单方法,而只能在实际的大气条件下进行长期而繁琐的腐蚀试验。Vernon在50多年前就发现,当大气的相对湿度超过所谓“临界湿度”时,金属的腐蚀将迅速加剧。Sereda发明了一种测量金属表面“潮湿时间”的方法,但是Sereda的装置不能连续地监控曝露在大气下的金属腐蚀