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

Ｐ等将火焰喷涂和电弧喷涂的铝涂
层浸渍于常温（８℃）和高温（６０℃）的天然海水 中，发现在暴露最初的两周内涂层电位不稳定，变 化没有规律，直至４周后才达到稳定电位；没有空
于…９４０
一１ ２００
白区的火焰喷铝涂层的自由腐蚀电位在常温下位
９８０
ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ）之间，随着涂层表
面温度的上升，涂层的自由腐蚀电位变得更负，涂 层的自由腐蚀电位在８０℃海水中暴露初期可低至 ｍＶ，２个月后，增加至相对稳定的一１
涂层均呈现最佳的防锈能力。封孔处理的各种喷 涂层的防锈能力为：铝涂层＞锌铝合金涂层＞锌涂 层。 胡传忻等按照ＧＢ ６４５８—８６对火焰喷涂与电 弧喷涂锌铝涂层及封闭后涂层（封闭剂为ＯＨ：厚 浆型环氧煤沥青防腐漆）的防腐蚀性能进行了评 价∞Ｊ，试验结果为： （１）火焰喷涂铝试样８ ｈ后表面出现不均匀 深褐色斑点，２４ ｈ开始增多，４８ ｈ后试样表面呈灰 褐色，２６４ ｈ表面未见红斑； （２）火焰喷涂锌试样２４ ｈ后表面出现不均 匀白锈，４８ ｈ后逐渐增多，７２ ｈ后近边缘处出现浅 黄色透迹，１４４ ｈ后中间也出现锈点，２６４ ｈ基本不 扩展； （３）电弧喷涂铝试样８ ｈ后表面出现均匀浅 灰褐色，随着时间的延长，无明显变化，２６４ ｈ表面 未出现红锈； （４）电弧喷涂铝试样＋封闭剂２６４ ｈ表面完 好； （５）电弧喷涂锌试样＋封闭剂２４ ｈ后出现 一处气孔，７２ ｈ出现一个鼓泡（约５ ｍｍ），９６ ｈ后 气孔中流出白色锈迹，２６４ ｈ表面均出现气泡。 迁野文三使用火焰喷涂ｚｎ，ＡＩ，ＺｎＡＩ合金涂层 的试样，经环氧树脂和硅树脂封闭后按ＪＩＳ 进行了３
稳定性能。指出了今后的研究重点应该是金属与有机复合层在浪花飞溅区苛刻腐蚀环境下界面的腐 蚀规律和腐蚀机理的探讨，对金属与有机复合层界面的腐蚀原因在理论上做出了本质的解释，并能预 测涂层体系的防腐蚀寿命。
［关键词］
热喷涂；锌铝合金；电化学性能；海洋环境；防腐蚀机理
Ａ［文章编号］ １００１—１５６０（２００５）０９—００３０—０５
０００ Ｚ－２３７
Ｈ等将有６４ ｍｍ宽空白区的喷涂试样
在试验室内进行了两年的浸渍暴露试验，结果表 明，如果有一种良好的电解质存在且所喷涂金属层 面积比合适，那么阴极保护对整个空白区都是有效 的‘７｜。
Ｓｔｅｆｆｅｎｓ Ｈ
Ｄ在研究火焰喷涂层阴极保护的过
程中观察到火焰喷铝涂层自由腐蚀电位为
一９００
ｍＶ（ＶＳ ＳＣＥ），将部分表面喷涂铝覆盖层的
（Ｉ）根据喷涂层重量变化观察未封闭的喷锌 涂层的腐蚀状况可分为初期增重、失重较少、失重 激增和重量几乎不变４个阶段。未封闭的喷铝涂 层和喷锌铝合金涂层的腐蚀状况可分为初期增重 至轻微失重、增重较少和重量几乎不变３个阶段。 防腐蚀性能为铝涂层＞锌铝涂层＞锌涂层； （２）喷锌涂层的耐蚀性优于热浸锌层及无机 富锌漆；
万方数据
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
高电位为一７１２ ｍＶ（ＶＳ ＳＣＥ）和一７１５ ｍＶ（ＶＳ ＳＣＥ），这时，电流从封闭和未封闭喷铝涂层试样流 向裸钢，试样的电流分别为３．０ ｍＡ（６００ ｍＡ／ｍ２） 和３．６ ｍＡ（７００ ｍＡ／ｍ２），使大部分钢表面很快极 化。硅封闭的喷铝涂层试样比未封闭试样产生的 电流小。随着暴露时间的增加，这些试样的电位逐 渐负移至一８５０ ｍＶ和一９０７ ｍＶ。钢表面的阴极电 流逐渐下降，同时未封闭的涂层产生的电位更负。 因此，由于涂层破损而暴露的钢表面从周围的火焰 喷铝涂层（包括封闭和未封闭的）得到阴极保 护‘引。 当试验温度降低时，增加了海水中的溶解氧， 使喷铝涂层的电位立刻正移，不过仍处于保护范 围，所以喷铝涂层在较热温度的海水环境要比较冷 的海水环境提供更好的阴极保护。
ｍＶ。 ０００
Ａ等在钢基体和聚四氟乙烯基体分别
将铝和铝镁涂层阴极极化到一１
ｍＶ所需
喷涂了ｚｎ，Ａ１，ｚｎ一１５％Ａｌ合金和ｚｎ．１５％Ａｌ伪合 金４种涂层，将他们浸入人工海水（ＡＳＴＭＤＩ．１４１— ７５）中，监测涂层电位随时间的变化¨２｜。火焰喷铝 涂层的腐蚀电位与基体材料无关，１０ ｄ后稳定在
一８００－４－５０
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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
李言涛。侯保荣 （中国科学院海洋研究所，山东青岛２６６０７１） ［摘 要］ 综述了国内外几十年来在不同海水环境中对热喷涂锌铝及其合金涂层防护性能和
机理研究的成果。热喷涂锌铝及其合金涂层在海洋环境中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化学特点，又具有铝的化学
厚度几乎无变化。
Ｔｈｏｍａｓｏｎ Ｗ
Ｈ将封闭和未封闭的喷涂铝层的
钢试样在盐雾箱（ＡＳＴＭｌｌ７）中持续暴露９个月 （相当于２０ ａ左右的北海环境暴露条件）其结果表
万方数据
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
明旧Ｊ：带有硅树脂封闭层的试样没有腐蚀的迹象， 但未封闭的喷铝涂层遭到了明显的破坏，但涂层下 的钢基体只受到轻微的破损；大部分破损出现在暴 露后期，如果在使用中涂层出现这类破损，那么将 会有时间维修涂层。同时未封闭的涂层能为飞溅 区环境中的钢表面提供保护。 植野军二等进行了封孔处理的ｚｎ，ＡＩ，ＺｎＡｌ合 金喷涂层的盐雾试验Ｈ Ｊ。３种封孔剂对涂层的封 闭增长能力依次为：硅树脂＞环氧树脂＞聚四氟乙
（３）封闭处理的喷涂层与未封闭喷涂层的腐 蚀状况相比，封闭提高了喷涂层的防腐蚀性能； （４）用硅树脂封闭的喷铝涂层具有最佳的防 腐蚀性能。 因此，中性盐雾试验主要是对不同的锌铝喷涂 层的耐腐蚀性能进行了评价，其中硅树脂封闭的喷
铝涂层的耐腐蚀性能最好。
２浸渍试验
Ｓｐｉｎｄｅｒ
烯树脂。使用硅树脂封孔处理的喷涂层不管何种
Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｋ
李守本等测量了ｚｎ一４．５％Ａ１，Ｚｎ一１５％Ａ１，Ｚｎ一 ３０％Ａｌ，ｚｎ．５５％Ａｌ和添加稀土元素的ｚｎ一５５％Ａｌ 合金线材火焰喷涂涂层在天然海水的自然腐蚀电 位¨６｜：随着合金中铝含量的增加，电位逐渐变正， 其中铝含量较低的ｚｎ一１５％Ａｌ合金涂层的电位与 纯锌涂层相近，在一０．９５一一１．０２ Ｖ（ＶＳ ＳＣＥ）之 间；铝含量较高的ｚｎ一５５％Ａｌ合金涂层电位最正， 在一０．８１～一０．９４ Ｖ之间；喷涂试样电位总的变 化趋势是随时间的推移而变负，然后趋向平稳。 因此，利用浸渍试验主要是对不同的锌铝喷涂 层的耐海水腐蚀性能和阴极保护性能进行评价，喷 锌涂层可对钢铁基体提供良好的阴极保护，喷铝涂 层也对钢铁基体有一定的阴极保护作用，喷锌铝合 金涂层随着合金中铝含量的增加，电位逐渐变正，电 弧喷铝涂层对钢铁的保护能力不如火焰喷铝涂层。
试样在海水中浸泡６０ ｄ后，发现喷铝涂层对未喷 涂部分（或破损部位）提供了间接保护，其保护是 充分的，但比喷锌涂层差。同时研究了涂层的均一 性，并发现试样的电位是一致的，火焰喷涂铝覆盖
层提供了较长的使用寿命，不过一旦涂层受到破
坏，铝涂层提供的阴极保护将受到限制伸ｏ。
Ｍａｇｏｎｅ
Ｍ等观察到用金属丝喷涂的铝涂层，
０｜。
ｈ试验旧ｏ，试验结果为：
中山直美等将喷锌和喷铝涂层的试样浸泡于 ５０℃、３％ＮａＣｌ溶液中，观察到锌涂层的腐蚀减量几 乎随时间增加而直线上升，而铝涂层在形成铝氧化 膜后腐蚀基本停止了，喷铝涂层在盐水中的自然腐 蚀电位及铝表面氧化膜的形成与溶液的ｐＨ值、ｃｌ一 浓度和温度有关，但是在向溶液中充气使氧含量充 足时，上述因素不再影响喷铝涂层的腐蚀行为¨１｜。 Ｔｈｏｍａｓｏｎ将两块封闭和两块未封闭的喷铝涂 层试样悬垂于ＡＳＴＭ海水中，试样刚浸人海水时最
金拉出丝、添加Ｂｅ的拉拨丝、以ｚｎ丝为芯的Ａ１包 ｚｎ丝及纯ｚｎ丝喷在试样上，以中性盐雾试验评价 涂层的耐蚀性和防锈能力¨Ｊ。其结果表明：涂层 的耐蚀性能从高到低依次顺序为Ａｌ包ｚｎ合金涂 层，ＺｎＡｌ合金涂层，加Ｂｅ的ＺｎＡｌ合金涂层，ｚｎ涂 层；Ａ１包ｚｎ合金喷涂层因为组织异相分散，由微 小的腐蚀电池作用形成完整的腐蚀生成物保护膜 从而提高了其耐腐蚀性能；喷涂层的防锈能力随着 涂层厚度增加而上升；各喷涂层的防锈能力依次为 Ａｌ，Ａｌ包Ｚｎ，ＺｎＡｌ，ＢｅＺｎＡｌ，Ｚｎ。 三浦博文等对喷涂ｚｎ，Ａ１，ＺｎＡｌ合金层的试样 试验表明旧Ｊ：８０¨ｍ厚的喷ｚｎ涂层７００ ｈ出现点 状红锈，其后逐渐增多；８０ ｔｘｍ厚的喷Ａｌ涂层
［中图分类号］ＴＧｌ７４．４［文献标识码］
０前言
对于常温下的大气腐蚀，锌、铝和锌铝合金涂 层具有优良的耐腐蚀性能，锌、铝对于钢铁是阳极 性材料，即使涂层稍有缺陷也会通过牺牲阳极来保 护钢铁基体，使其免受腐蚀，因而被广泛用作钢铁 构件的防腐蚀涂层。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，国外早在 ２０世纪２０年代就已开始应用，至今仍是普遍采用 的防护措施。我国从２０世纪５０年代末开始喷锌、 喷铝的应用研究。国内外大量的研究及应用结果 表明，热喷涂锌、铝及其合金涂层是最有效和最经 济的防护方法。为了更好地将热喷涂锌、铝及其合 金涂层推广应用于海洋环境中钢铁构筑物的长效 防护，国内外腐蚀工作者进行了长期的外海现场挂 片暴露试验和实际海洋工程应用，在试验室内外对 不同海洋环境下热喷涂锌、铝及其合金涂层的防腐 蚀性能和机理也进行了大量的研究。
Ｓｈａｗ Ｂ
白区和无空白区的电弧喷铝涂层，在６０℃海水中 的腐蚀电位分别为一８８０ ｍＶ和一１
０５０
ｍＶ，而相
应的火焰喷涂层的腐蚀电位分别为一９７５ ｍＶ和
一１ ０１０
ｍＶ；有空白区的电弧喷铝涂层试样的高极
化率表明，电弧喷铝涂层对钢铁的保护能力不如火 焰喷铝涂层¨４Ｉ。
Ｇａｒｔｌａቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｄ Ｐ
Ｏ将火焰喷涂的锌涂层、铝涂层以
及电弧喷涂的Ａｌ－５％Ｍｇ合金涂层试样浸入天然
海水中¨５｜，锌涂层电位很快稳定于约一１