海洋环境下热喷涂锌、铝及其合金涂层防腐蚀机理研究概况
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锌铝合金涂层与有机涂层耐盐雾腐蚀性对比摘要研究了锌铝合金涂层与有机涂层的耐盐雾性能,在防腐涂层体系中,锌铝合金涂层的耐盐雾防腐性能好于有机涂层;而在防腐防污涂层体系中由于防污漆含有铜,锌铝涂层与铜离子可形成原电池加速腐蚀,锌铝合金涂层的防腐性能差于有机涂层体系。
宋雪曙(上海振华重工集团股份有限公司涂装技术应用研究所,上海200125)关键词:热喷涂;锌铝合金;有机涂层;耐盐雾;防腐;防污1引言金属锌、铝的电化学电位比铁低,在电化学防腐体系中发挥着重要的作用。
现在广泛应用的喷锌、喷铝及各种富锌漆对铁基体都有良好的电化学保护和屏蔽保护作用,其耐盐雾腐蚀性能高于只有屏蔽保护作用的纯有机涂层,可用于海洋环境中的长效重防腐蚀涂层体系。
采用热喷涂锌、铝及其合金涂层对钢铁构件和构筑物进行长效防护早在20世纪20年代就己开始应用。
随着经济的发展,人类在海洋中建造了无数固定与活动的海上钢铁构筑物,如舰船、风力发电、海底管线、栈桥码头、海上石油平台等,从20世纪中叶开始,世界各国在不同的海域对热喷涂锌铝及其合金涂层海洋环境下长期防护性能进行了很多现场挂片暴露试验和实际应用。
国内外的大量长期现场试验证明,热喷涂锌铝及其合金涂层对于海洋环境下的钢铁构筑物具有优良的长效防护性能,锌具有优良的电化学保护性,铝具有比锌更好的化学稳定性,锌铝合金既保留了锌的电保护特点,又具有铝的化学稳定性能。
特别是经过适当有机涂料封闭的喷锌、铝、锌铝合金的复合涂层对处于海洋大气和浪花飞溅区的海洋平台等海上钢铁设施是一种保护性较好的长效防腐方案。
2热喷涂技术2.1热喷涂技术原理热喷涂是借助某种热源(火焰或电能)将欲喷涂的金属材料(线材或粉末)熔化,利用压缩空气将金属熔滴雾化,高速喷射到经粗化处理的工件基体表面,熔滴在撞击到工件表面的瞬间冷凝而形成金属涂层。
涂层的组织结构是由互相镶嵌、重叠的无数变形微粒机械地结合在一起,并含有一定数量的孔隙结构。
2016年9月电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理和应用现状黄金(中信戴卡股份有限公司铝车轮一号线,河北秦皇岛066011)摘要:钢材在海洋资源开发利用中发挥着十分重要的作用,在这个方面需要充分重视海洋环境下钢结构的长效防腐问题。
实践研究表明,热喷涂技术具有一系列优势,对喷涂材料合理选择,可以促使金属材料表面耐腐蚀性能得到有效改善和提升。
本文简要分析了电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理和应用现状,希望能够提供一些有价值的参考意见。
关键词:电弧喷涂;锌铝合金;防腐机理;应用现状在热喷涂技术领域内,电弧喷涂得到了普遍应用,且现阶段性能最好的防腐涂层即为电弧喷涂锌铝合金涂层。
未来发展中,金属材料表面保护涂层很有可能广泛运用本种技术,逐步替代传统的重防腐涂料。
1锌铝合金涂层的防腐机理电化学腐蚀在金属材料中十分常见;不管是大气、土壤,还是海水淡水,碳钢都容易遭受到腐蚀。
海洋环境下要想促使钢基体的耐腐蚀性得到提升,可以将两种措施运用过来;一种是结合极化机理,阴极保护Fe,也就是降低Fe的电极电位;第二种方法则依据的是钝化机理,借助于阳极保护法升高Fe的电极电位。
1.1氯离子环境下锌铝合金涂层的防腐机理我国有专家在研究3%NaCL溶液中锌铝合金的电化学行为时,发现室温状态下,锌在铝中仅仅具有2%的最大溶解度,逐渐增大锌含量后,沿着晶间偏析富锌成分,有伪共晶组织出现于晶界,铝、锌形成了固溶体区域。
可以溶解、沉积、再溶解划分锌铝合金的溶解过程。
固溶体内的锌和铝相比,属于阳极性组分,而相较于固溶体,富锌成分也为阳极性组分,因为电偶腐蚀原理,会优先溶解电解质接触界面处的锌原子与富锌成分,导致有点蚀孔形成于锌铝合金表面,促使表面氧化膜完整性、致密性等遭到破坏,均匀溶解掉锌铝合金表面,通过一系列化学反应,有高电阻的表面膜在锌铝合金表面所覆盖。
同时,析出的物质又可以剥离破坏表面膜,将新鲜的锌铝合金表面暴露出来,进一步扩大点蚀孔,破坏表面膜后,又修补表面膜,形成不断的循环。
热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究郭强;赵巍;张冲【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2024(21)3【摘要】目的研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。
方法采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。
结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。
在0~540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn_(6)Al_(2)(OH)_(16)CO_(3)·H_(2)O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_(0.70)Al_(0.30)(OH)_(2)(CO_(3))_(0.15)·x H_(2)O、Zn_(0.71)Al_(0.29)(OH)_(2)(CO_(3))_(0.145)·x H_(2)O等组成,其对涂层孔隙进行填充。
相对于初始涂层,180、360、540 d腐蚀后,涂层的极化电阻增加1个数量级,自腐蚀电位增加了约200 m V,自腐蚀电流密度降低至30%左右。
结论该Zn-Al合金涂层在腐蚀后保持较低且稳定的腐蚀速率,具有较好的耐腐蚀性能,致密且黏性的腐蚀产物对涂层孔隙起到了自封闭作用,显著提高了涂层的耐蚀性。
【总页数】9页(P129-137)【作者】郭强;赵巍;张冲【作者单位】北京机械设备研究所;空军装备部驻北京地区第一军事代表室【正文语种】中文【中图分类】TG172【相关文献】1.热喷涂高铝含量锌铝涂层的耐腐蚀性能研究2.2A97 铝锂合金热带海洋大气环境腐蚀行为3.2A97铝锂合金典型防护涂层热带海洋大气环境腐蚀老化行为4.Al含量对Zn-Al合金涂层电化学腐蚀行为的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
ZnAl牺牲阳极涂层模拟低温海洋环境的腐蚀行为研
究的开题报告
1. 研究背景
海洋环境中,金属材料可能遭受严重的腐蚀,导致其寿命缩短并降低性能。
因此,了解和预测金属材料在海洋环境中的腐蚀行为对于制定有效的防止腐蚀措施至关重要。
牺牲阳极涂层是一种有效的防止腐蚀方法,但其在低温海洋环境中的应用和腐蚀行为尚未得到充分研究。
2. 研究目的
本研究旨在探究ZnAl牺牲阳极涂层在模拟低温海洋环境中的腐蚀行为,并分析其防腐蚀性能和腐蚀机制,为金属材料在低温海洋环境中的防腐蚀提供参考。
3. 研究内容
3.1 实验设计
在控制温度、盐度等参数的条件下,采用模拟海洋环境的方法进行腐蚀实验,观察ZnAl牺牲阳极涂层在不同时间段内的腐蚀情况。
3.2 实验步骤
(1)制备ZnAl牺牲阳极涂层试样;
(2)将试样置于模拟海洋环境中,进行腐蚀实验;
(3)每隔一段时间取出试样,观察其腐蚀情况;
(4)对实验结果进行分析,并基于实验结果探究腐蚀机制。
3.3 预期结果
预计ZnAl牺牲阳极涂层在低温海洋环境中的防腐蚀性能较好,随着腐蚀时间的增加,腐蚀程度会逐渐增加。
同时,本研究还将探究腐蚀机制,为制定有效的防腐蚀措施提供理论支持。
4. 研究意义
本研究将探究ZnAl牺牲阳极涂层在低温海洋环境中的腐蚀行为,为金属材料在海洋环境中的腐蚀控制提供实验数据和理论基础。
对于优化海洋工程、海洋运输等领域的金属材料的使用、设计和维护具有重要的现实意义和应用价值。
新型防腐蚀涂层在海洋工程中的应用研究近年来,随着海洋工程的快速发展,如海底隧道、海上风电等项目的兴起,对于材料的防腐性能提出了更高的要求。
在海洋环境中,盐雾、潮湿以及海水等因素都会导致金属结构出现腐蚀,进而增加维护难度和成本。
为了解决这一问题,科研人员不断探索并研发新型防腐蚀涂层技术,以期在海洋工程中实现更好的防腐效果。
首先,我们来看看海洋工程中常用的防腐蚀涂层。
目前,常见的防腐蚀涂层主要包括热浸镀锌、有机涂层和复合涂层等。
热浸镀锌是一种传统且有效的防腐方法,通过将金属表面浸入熔融的锌中形成一层锌铁合金保护层,起到隔离氧气和电解质的作用。
然而,由于海洋环境的特殊性,常规的防腐蚀涂层在长期暴露海水的情况下会发生损耗,进而导致腐蚀问题的出现。
为了解决这一问题,新型防腐蚀涂层应运而生。
近年来,科研人员利用纳米技术、功能性涂料以及新型材料等手段,不断开发具有优越性能的防腐蚀涂层。
其中,最具潜力的是纳米复合防腐蚀涂层。
这种涂层利用纳米颗粒的特殊性能,可以提供更佳的防腐性能和耐候性。
通过将纳米颗粒与基体材料进行复合,可以形成一层坚固的防护膜,有效隔绝外界的腐蚀介质。
同时,纳米复合涂层还具有良好的耐磨性和耐高温性能,可以在极端海洋环境中保持长久的防护效果。
除了纳米复合涂层,功能性涂料也是海洋工程中常用的新型防腐蚀技术。
通过添加功能性填料,如氧化锌、磷酸铝等,可以提高涂料的防腐性能和附着力。
这些填料具有较高的化学稳定性和反应活性,能够与金属表面发生化学反应,并形成一层致密的防护层。
同时,功能性涂料还具有良好的抗紫外线性能,可以有效防止紫外线引起的腐蚀问题。
此外,近年来,新型材料的不断涌现也为海洋工程的防腐蚀提供了新的解决方案。
例如,超疏水材料的应用可以防止海洋生物附着,减少海洋结构表面的腐蚀。
通过改变材料表面的化学成分和物理形态,使其具有较高的接触角和自清洁性能,可以在一定程度上减少维护工作和成本。
综上所述,新型防腐蚀涂层在海洋工程中的应用研究十分重要。
海洋平台的腐蚀及防腐技术化学化工学院装控131 杨哲 1304310125摘要:概括了海洋平台不同区域的腐蚀环境和腐蚀规律,对海洋平台重防腐涂料的选择要求及配套体系进行简要叙述。
针对海洋平台的长效防腐防护要求,介绍了几种具有长效的防腐材料和防腐技术特点,包括海洋平台热喷涂长效防腐蚀技术、锌加保护技术、海洋平台桩腿防腐套包缚技术等,为我国对海洋平台长效防腐防护技术的研究提供参考。
关键词:海洋平台;防腐;热喷涂;锌加技术;防腐套Abstract:This paper summarizes the corrosion environment and rules of the differentzones in offshore platforms, also briefly introduces the requirements and systems of the anticorrosion coating .According to the long-term anticorrosion requirements in offshore platforms, the paper introduces several long-term anticorrosion technology, including thermal spraying, adding zinc protection and anticorrosion technology with platform legs wrapped etc,which will provide some references to the research of the long-term anticorrosion technology in offshore platforms.Key words:Offshore platform;anticorrosion; Thermal spraying; Adding zinc technology; Anticorrosion wrap海洋平台是一种海上大型工程结构物。
模拟深海环境中热喷涂铝涂层破损后的腐蚀行为S.Paul【摘要】热喷涂铝涂层(TSA)已经在海上应用了数十年,它们在减轻海水中钢结构的腐蚀的有效性也已经被证明多年.然而,很少会有工作报告TSA受损时的性能.而且,深海中受损TSA的性能数据几乎是不存在的.本文设法了解并解决这个知识缺口,研究并报道模拟深海环境中受损的TSA的腐蚀性能.钻取样品面积的3%使基体碳钢暴露,整体样品放置于5℃,50MPa的高压釜中30天,釜内充满人造海水模拟5000m水压.试验后,检查试样的结果表明,在裸露的钢表面形成了石灰质沉淀,并没有明显的钢被腐蚀的产物.石灰质沉淀详细的微观结构表征证实有轻微钙基材料的镁基保护层的形成.因此,我们可以得出这样的结论:在深海环境下,即使TSA损坏依旧可以保护碳钢.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2017(009)002【总页数】7页(P48-53,58)【关键词】热喷涂铝涂层;深海环境【作者】S.Paul【作者单位】英国剑桥【正文语种】中文【中图分类】TG174.4热喷涂铝涂层(TSA)对海水中钢结构提供长期的腐蚀保护[1-2]。
它的低腐蚀率加上其作为一个均匀分布的阳极的能力,使它非常适合这样的应用[3-5]。
铝作为阳极为海水中的碳钢提供保护,使得任何裸露的钢都形成了石灰质沉淀[6]。
沉淀有效的减少了阴极面积,从而降低腐蚀速率[7]。
在实验室和现场的长期研究中,海洋环境中的TSA保护钢的性能已被广泛的研究[2/8-10]。
众所周知,TSA在常温和高温下有能力对钢结构提供一定程度的阴极保护,即使TSA损坏时也是如此[5-7]。
同时也探索了它对没有阴极保护的海水中的钢结构的行为[5]。
此外,海水中石灰质沉淀的形成机理也一直在研究[4/9-11]。
例如温度,pH值和海水中存在的各种离子等参数的影响已经被研究。
尽管在这个方面已经有一些论文发表,但是到目前为止,石灰质沉淀的形成的探究集中在环境压力暴露方面,特别是环境温度上。
研究海上风电设备腐蚀机理及现状标题:研究海上风电设备腐蚀机理及现状导言:海上风电作为一种新兴的清洁能源发电方式,已在全球范围内得到广泛应用。
然而,由于海洋环境的特殊性,海上风电设备面临着严峻的腐蚀问题。
本文将深入探讨海上风电设备腐蚀机理,并总结现有腐蚀控制技术和未来的发展方向。
一、腐蚀机理1.1 介电腐蚀介电腐蚀是海上风电设备腐蚀的主要机理之一。
在海洋环境中,风力涡轮机塔筒、转子叶片等金属部件容易发生介电腐蚀,导致金属表面出现氧化、溶解和脱落等问题。
1.2 填隙腐蚀填隙腐蚀是另一种常见的海上风电设备腐蚀机理。
由于海水在风力涡轮机设备的密封接口、焊缝和螺栓孔等处会聚集,形成填隙环境,使金属表面容易受到腐蚀破坏。
1.3 微生物腐蚀微生物腐蚀是海洋环境中一种常见的风电设备腐蚀机理。
海洋中的微生物可以通过代谢产生化学物质,对金属表面产生腐蚀作用,加速金属的氧化和溶解。
二、腐蚀控制技术现状2.1 金属涂层技术金属涂层技术是一种常用的腐蚀控制技术,可以通过在金属表面形成一层保护膜来防止腐蚀。
目前,热浸镀锌、热喷涂和电镀等技术在海上风电设备上得到广泛应用。
2.2 阳极保护技术阳极保护技术利用金属阳极或外加电流,使金属表面形成一层保护膜,从而抑制腐蚀的发生。
海上风电设备中常见的阳极保护技术包括牺牲阳极和印流阳极。
2.3 轻金属合金技术轻金属合金技术被广泛应用于海上风电设备的金属部件中,通过合金化改变金属的化学成分和微观结构,提高其抗腐蚀性能。
铝合金、镁合金和钛合金等被认为是具有良好抗腐蚀性能的轻金属合金。
三、未来发展方向3.1 新型涂层技术新型涂层技术将成为未来海上风电设备腐蚀控制的重要发展方向。
纳米涂层、多层涂层和复合涂层等技术不仅可以提高涂层的耐腐蚀性能,还可以改善涂层的耐磨性和耐久性。
3.2 生物防污技术生物防污技术可以减少海上风电设备表面的海藻、藤壶、贻贝等生物附着,从而减少腐蚀的发生。
超声波清洗、抗生物膜涂层和生物防污剂等技术正在被研发和应用。
密级:博士学位论文海洋环境下热喷涂铝基涂层的生物腐蚀行为研究作者姓名:LEILA ABDOLI指导教师: 李华研究员宁波材料技术与工程研究所学位类别: 工学博士学科专业: 材料物理与化学培养单位: 宁波材料技术与工程研究所2016 年 11 月BIOCORROSION BEHAVIORS OF THERMAL SPRAYED BAS-ED COATINGALUMINUMSEAWATERSSYNTHETICINByLEILA ABDOLIA dissertation submitted toUniversity of Chinese Academy of Sciencesin partial fulfillment of the requirementfor the degree ofDoctor of Philosophy (Ph.D.)Ningbo Institute of Materials Technology and EngineeringChinese Academy of SciencesNovember, 2016摘要海洋环境中,金属材料表面发生化学或/和电化学腐蚀是长期困扰海上设施的问题之一,而腐蚀介质中微生物的存在使这一问题更加复杂化。
对大多数金属材料而言,比如海洋环境中常用的不锈钢316L,贴附在其表面的微生物的活动会破坏它们的机械、物理和化学性能。
近年来,众多研究人员试图通过优化海洋涂层来防止海洋生物污损和腐蚀。
热喷涂无机涂层已经被成功用于海洋设施表面,并实现了免维护、长期有效服役。
涂层表面的微生物膜的形成必然会影响涂层的抗腐蚀性能。
目前为止,热喷涂涂层的海洋生物腐蚀机制鲜有报道。
本课题选取不锈钢316L和热喷涂铝基涂层作为典型海洋材料来研究细菌在涂层表面的贴附行为。
此外,还进一步探索pH、温度、培养时间、表面形貌和水动力条件等不同环境因素的影响。
本课题共包括4个紧密相关的研究内容。