| .3高速電弧噴涂Zn-Al-Mg-RE涂層耐海水腐蝕研究
艦船由于受到海水及海面鹽霧的侵蝕，甲板及艦體腐蝕嚴重，每年都需要涂幾次油漆進行防護；艦艇每次小修時更換腐蝕的鋼板達到1/3，中修時的換板率超過了1/2，既增加了維修的工作量、降低了艦船在航率，又造成巨大的經(jīng)濟損失。
海水對金屬材料的腐蝕是典型的電化學腐蝕，海水中的氯離子（Cl－）對氧化鈍化膜的穿透能力很強，因此，艦船在海水中很易被腐蝕。
為增強艦船的耐腐蝕磨損性能，我們開發(fā)了高速電弧噴涂Al-Re、Zn-Al耐蝕涂層，耐腐蝕效果非常優(yōu)異，當Zn-Al涂層中Al含量超過13％～15％時，涂層既具有純Zn涂層對鋼鐵基體有效的陽極保護且對點腐蝕和裂紋不敏感的特點，又因涂層中含有足夠的Al，能夠形成完整的Al2O3保護膜而耐腐蝕磨損。Zn-Al涂層涂層是替代Zn和Al涂層的極有發(fā)展前途的耐蝕金屬涂層。
在Zn-Al耐蝕涂層的基礎(chǔ)上，我們又開發(fā)了Zn-Al-Mg及Zn-Al-Mg-Re涂層。這兩類涂層由于具有“自封閉”作用，進一步提高了涂層耐腐蝕性能。在涂層的腐蝕過程中，Zn可形成不溶解性的腐蝕產(chǎn)物（ZnO或Zn4(OH)6CO3·H2O）來封閉涂層中的孔隙，即“自封閉”效果。Mg加快了涂層中孔隙的“自封閉”過程，從而提高了涂層的耐蝕性。在加入0.7％-1.4％Mg后，Zn-Al-Mg合金涂層在鹽霧腐蝕環(huán)境下耐蝕性比Zn-Al涂層提高了4倍。
采用電化學阻抗譜法研究表征Zn-Al-Mg-Re涂層的“自封閉”效果。
圖6為Zn-Al-Mg-RE涂層的電化學阻抗譜，可見在浸泡初期呈現(xiàn)半徑近似的兩個半圓外形，而隨后轉(zhuǎn)入到單一半圓形狀。浸泡初期對應(yīng)的等效電路圖見圖7，與Zn-Al 和Zn-Al-Mg涂層相同；但浸泡后期對應(yīng)的等效電路可用圖8表示。比較圖7和圖8可以看出，在浸泡后期的電化學阻抗譜的測試中已經(jīng)接收不到來自涂層/基體界面的信息。表明在浸泡后期Cl－不能到達涂層／基體界面。由于稀土元素的加入，Zn-Al-Mg-RE涂層的腐蝕產(chǎn)物與Zn-Al-Mg涂層比較并沒有明顯差別，但稀土元素可細化涂層顆粒，使顆粒粒度均勻，降低涂層孔隙率，使涂層組織致密，進而減少了腐蝕通道。因此，反應(yīng)進行一定時間后，由于鈍化膜及腐蝕產(chǎn)物的堵塞，Cl－很難通過涂層表面的缺陷進入涂層到達涂層/基體的界面，涂層的“自封閉”效果更加明顯，大幅度提高了涂層腐蝕產(chǎn)物層的穩(wěn)定性，從而使Zn-Al-Mg-RE涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性。 |
