喷涂锌铝覆盖层在海洋环境中的腐蚀行为及失效机理

虽然采用喷涂锌铝覆盖层技术对陆上钢铁构件进行长效防护在国内外已普遍应用，但由于海洋环境的复杂和苟刻使这项技术在海上的应用受到了很大的限制。目前对于喷涂锌铝覆盖层防腐规律和机理的研究仅是从腐蚀挂片试验数据的对比，或从电位-时间图、电化学理论角度进行分析。对喷涂锌铝再涂装有机涂层的复合覆盖层的防腐规律和机理的研究则是少见报导，本论文的工作将初步揭示在该领域金属及有机复合覆盖层在海洋环境中的腐蚀过程及失效机理，为该技术在我国的发展提供理论基础。本文首先采用热喷涂工艺制备了锌、铝及其锌铝复合涂层，并对部分试样涂刷氯化橡胶面漆进行封闭处理。然后通用外海现场挂片、室内盐雾加速实验等经典腐蚀试验方法测定了不同涂层体系在不同腐蚀环境下的电位、厚度、复量随暴露时间的变化：并观察了其腐蚀失效过程中的形貌变化。通过电化学交流阻抗谱（EIS）的测试对涂层的电化学特性及腐蚀失效机理进行了分析。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（SEM）、电子探针（EMPA）、X-射线衍射仪（XRD）、光学金相等分析了原始状态和不同腐蚀条件下涂层表面和截面的特征、成分分布及组织结构。综合上述几种实验手段所得结果得到了以下主要结论：1. 海洋环境下，锌铝复合涂层既利用了锌涂层与钢铁基体结合好和电化学活性高的优点，又利用了铝涂层耐蚀性好和阻隔能力的长处，是一种优秀的防腐涂层方案。2. 对于封闭涂层体系，金属涂层与有机涂层的相容性十分重要，有机层的种类不同，与金属涂层复合后表现出的耐蚀能力也不一样。对于相容涂层的组合，其防护寿将大于两种涂层单独使用时防护寿命代数和，符合Ing. J. F. H的试验公式；对于非相容涂层组合，其防护寿命大大降低。3. 铝涂层的腐蚀主要是缝隙性腐蚀，锌涂层的腐蚀主要是溶脱性腐蚀。4. 锌铝复合涂层体系中作为外涂层的铝涂层应厚于内层的锌涂层的锌涂层，这样才能发挥铝涂层的“自堵塞效应”提高整个涂层体系的综合寿命。5. 由于喷涂工艺本身的特点决定了涂层具有多孔性和渗透性。金属涂层与有机层复合后极化程度增大，腐蚀速度降低。6. 金属与有机复合层的腐蚀破坏主要是由有机层与金属涂层的局部腐蚀引起的。海水从表面有机层的针孔和裂缝进入，到达金属涂层与有机层的交界处，与金属涂层发生腐蚀反应，腐蚀产物增加到一定数量后，形成鼓泡。鼓泡的出现会加速其下面金属涂层腐蚀。