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加速腐蚀环境下新型纳米涂层腐蚀行为研究

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：郑应牌

[导读] 摘要：目的了解加速腐蚀环境下新纳米涂层腐蚀行为基本特征。方法采用外观评价法、厚度损失法等方法分析新纳米涂层和TB―096底漆与TS―9671面漆，在海洋大气、工业大气模拟环境下不同加速周期的光泽、色差变化状况。

        浙江宏联建设有限公司浙江温州 325000
        摘要：目的了解加速腐蚀环境下新纳米涂层腐蚀行为基本特征。方法采用外观评价法、厚度损失法等方法分析新纳米涂层和TB―096底漆与TS―9671面漆，在海洋大气、工业大气模拟环境下不同加速周期的光泽、色差变化状况。结果在加速腐蚀环境下，伴随着加速实验周期的增加，外部环境谱相较于内部环境谱工业模拟环境而言，对于涂层的影响程度较大。结论在加速腐蚀环境下，新型纳米涂层具有着更好的耐腐蚀性。而传统的耐腐蚀性材料却存在着一定的不足，其整体耐腐蚀性较差。
        关键词：加速腐蚀；新型纳米涂层；腐蚀行为
        在新一代的飞机研发过程中，其表面的防护体系容易受到低温、湿热、光照等工业污染环境的侵蚀。由此做好防护体系建设，能够保证飞机机体的有效性、安全性。国内对防护体系的考核多采用了Cssfta，它可以直观地评价亚热带地区防护体系耐腐蚀性的优势。但是由于作用时间较长，却无法反映出某一区域内的防腐性能。本文选取新型纳米涂层体系与传统防腐涂层体系进行对比，将其均匀涂于7B04T6铝合金表面。在实验室内做好腐蚀试验，并采用外观评价法、厚度损失法、电化学阻抗分析法等方法对其作出评价。着重比较不同环境下图层在海洋工业环境内的耐腐蚀特性，为实验室模拟加速环境下的试验数据和自然环境暴露实验做好奠基，最后完成工程应用。
        1试验
        1.1试验原件
        采用150mm×50mm×2mm的平板试验件进行处理，在表面做好硫酸阳极化处理之后，分别涂抹新型纳米涂层体系，并将其与传统的防护涂层体系进行对比。其中的传统储存体系和缓蚀剂配套使用，试件均于内部环境内进行加速腐蚀实验。
        1.2加速试验环境谱
        参照美军空军涂层加速实验环境谱以及其基本的实验步骤，在试验过程中主要是针对军用飞机在亚热带沿海地所行驶的条件进行试验。在试验过程中，会分别选取温热、湿热、紫外线照射等不同的环境。并分别编制三个不同地区的实验数据，对其特性进行分析。随后按照实验室的加速实验状况，拟定在自然环境下暴露一年！在西沙、万宁环境下进行暴露的外部环境谱为温湿，环境暴露42小时，紫外线照射54小时，盐酸试验时间42小时。内部环境暴露试验则为盐酸试验12小时，温湿暴露实验42小时，两试验均循环10次。对于青岛环境加速试验环境谱，为温湿环境暴露42小时、紫外线环境暴露60小时、盐酸试验环境暴露60小时，其辐射强度、温度以及盐酸沉降率会有一定的差别。
        2结果
        2.1两类图层试样外观分析
        在加速实验开展之前，能够发现三种涂层表面均呈现出光滑。其表层较为致密，且划痕面的一些划痕也清晰可见。但是在海洋大气模拟环境内，在西沙和万宁采用外部环境加速试验6个周期时，涂层一的外观外貌无明显变化，但是涂层二的面积却有部分的脱落。在后续继续进行加速实验，到达七个周期时，两个涂层体系的试件均出现了不同程度的腐蚀现象。涂层一的周围涂层有着轻微的起泡或者开裂现象，而涂层二则有着脱落或者划痕现象。
        在西沙、万宁使用内部环境进行加速试验的6个周期时。涂层一的外观没有发生巨大程度的变化，涂层三的表面却逐渐出现了腐蚀以及降解。在加速7到10个周期之后，涂层一的外观画面逐渐转向黑色划痕，周围有着轻微的起泡现象。在试件周围，其边缘部分的图层有着一定的脱落行为，但是铝合金却没有发黑或者变黑的现象。由此能够得知，其整体还是未发生腐蚀的，试件表面仍然保持着透亮光滑、没有任何的损失现象。涂层三的表面伴随着时间的增加而逐渐出现脱落现象，且其出现的脱落面积也在逐渐增大。该涂层的式样划痕明显变黑，个别试件的图层还有一些轻微的隆起现象。
        在工业大气模拟环境作用下，基于青岛使用的外部环境，在加速六个周期时两涂层的外观均没有发生太过完全的变化。

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但是在加速到7到10个周期时，两种涂层的式样体系却发生了一定的轻微腐蚀现象。涂层一的划痕、周围涂层有着明显的起泡或者开裂现象，且金属机体也出现了稍微的发黑现象。涂层二的涂层体系在面积部分会有部分的金属露出，且较少的腐蚀产物会覆盖于划痕部分。由此对其作出评价，也是两种涂层体系的综合评价等级约为2级。在青岛使用内部环境谱加速到6个周期时，涂层一的外观并没有发生太大的变化，但是涂层三的体系却出现表面的腐蚀降解。在加速到7到10个周期之后，新型纳米涂层的个别式样间会出现轻微、变黑现象，其划痕、周围的起泡现象发生。部分试样的边缘涂层有着一定的脱落，且铝合金表面并无太过完全的发黑现象。由此可以得知，试件并没有发生完全腐蚀。试件表面的非划痕部分出现光滑透亮，涂层的表面体系腐蚀会伴随试验时间的增加而逐渐脱落，部分区域甚至还会呈现出灰色的面漆，但是面漆整体保管较好，无起泡、开裂现象发生。
        2.2微观腐蚀形态
        该三种防护体系在初始状态下都没有发生任何的腐蚀现象，其划痕透亮，且没有任何的腐蚀产物。从宏观形态进行分析能够得知，三种防护体系在加速环境下作用6个周期之后，其划痕区域明显出现透亮，无腐蚀产物产生。但是在7个周期之后，划痕部分却呈现出了变黑或者腐蚀产物部分覆盖现象，其形象较为明显。三种防护体系在加速环境作用下的7个周期后，个别式样件的局部微观环境会发生剧烈的变化。由此能够得知，在新型纳米涂层应用过程中。由于涂层本身厚度较薄，局部区域的金属会暴露。其表面逐渐发黑，并伴随着一定的腐蚀现象发生。涂层的局部区域会露出黄色的底面积，出现一定的发泡现象。分析其原因，它可能会与面积的底部结合力较差，或者面漆加速时间增加有关。最后它导致表面厚度的逐渐变薄，这无法全面覆盖防护体系。它也会伴随周期的增加而逐渐增加，开始出现起泡、脱落或者扩散现象。
        2.3两类涂层体系耐腐蚀性能对比
        在光泽变化方面，涂层一以及涂层二体系均是在万宁、西沙环境图谱内进行变化的。无论是在外部环境还是在内部环境图谱作用下，其光泽度都会增加。且在不同的图谱作用之后，其增加趋势也呈现出一定的趋同状态。基于6个周期之后，失光较为明显，且呈现出一定的直线增长状态。在后续的外部环境副作用模式下，它的失光率较大。由此能够得知，紫外线照射对于涂层的失光率影响还是较大的。但从失光率曲线进行分析来看，工业大气环境对于两种图谱的腐蚀影响是较大的。
        在色差变化方面，涂层一、涂层二分别是在万宁或者西沙环境内进行变化的。万宁、西沙外部环境图谱其色差变化较为统一。在后续的增长过程中，它们的趋势也呈现出一致的状态。在6个周期之后，色差变化过程更为明显，并呈现出直线增长状态。由此能够得知，两个涂层体系在剔除一些紊乱点之后，其色差变化状况较为突出。在万宁、西沙以及青岛的外部环境下，它的色差值变化较大，能够得知紫外线照射对于涂层一的色差影响较为明显。而从海洋环境以及工业环境对其进行划分来看，在海洋或者工业环境作用下，涂层二的图层色差体系变化也较大。
        3结论
        由以上的试验研究能够得知，在海洋或者大气环境模拟之下，两类涂层体系的耐腐蚀性均未发生太明显的差异。但是在10个周期的加速实验模拟之后，用外观评定方法在外部环境谱下其等级为三级。在内部环境体系下，其等级为两级。在工业大气模拟环境下，两类涂层体系的耐腐蚀性均没有太大的差别。但是在进行10个加速实验之时，其外观综合评价、外部环境谱为两级、内部环境为两极。由此能够得知，新型纳米涂层在耐腐蚀应用方面具有着更为良好的应用价值。原有的底漆以及面漆涂层体系在经过一定时间之后容易出现腐蚀状况，但是纳米涂层的抗耐性却仍然较好。
        参考文献：
        ［1］赵廷奉，赵金，郝保红，等.深海环境下新型纳米复合涂层与钢构件变形协同机制的加速模拟试验[J].北京石油化工学院学报，2019，027（004）：28-33.
        ［2］慕仙莲，胡杨，金涛，等.7B04-T6铝合金新型纳米涂层外场腐蚀环境下电化学性能研究[J].装备环境工程，2019，16（05）：49-54.
        ［3］LEILA ABDOLI（蕾拉）.海洋环境下热喷涂铝基涂层的生物腐蚀行为研究[D].