基于船舶压载舱防腐的冷喷涂锌铝涂层制备及性能研究

摘要

船舶压载水舱长期处于干湿交替变化的条件下，实际工作环境十分恶劣，同时在船舶运营过程中，清洁和维护工作难以进行，因此压载舱的腐蚀防护对于保证船舶安全十分重要。目前针对压载水舱的防腐手段主要为防腐涂料涂装和金属涂覆，其中Al及Al-Zn涂层较为常用，这类涂层能够实现与有机涂料相似的将腐蚀介质和基体隔开的作用，还可以通过牺牲阳极的方式对基体进行阴极保护。
　　冷喷涂技术作为一种新兴的表面工程技术，制备出的涂层致密性高，孔隙率低，对于压载舱的腐蚀防护具有比较广阔的应用前景。本文通过冷喷涂技术制备了纯Al涂层、Al-50％Zn复合涂层以及Zn-15Al合金涂层。运用分析手段以及电化学测试方法，研究这三种涂层的特性，对三种冷喷涂涂层的耐蚀性能进行分析比较。通过SEM对涂层微观形貌观察表明，制备出的三种涂层表面均无明显缺陷，由发生较大塑性变形的颗粒堆叠形成，涂层与基体结合良好。Zn-15Al合金涂层相对来说更加致密。
　　在不同的浸泡时间下分别对Q235钢、冷喷涂Al涂层、冷喷涂Al-50％Zn涂层、冷喷涂Zn-15Al涂层进行自腐蚀电位、线性极化测试、电化学交流阻抗谱以及动电位极化曲线测试，并通过软件拟合得出自腐蚀电流密度的变化。通过对自腐蚀电位变化进行分析可以得到，冷喷涂Zn-15Al和Al-50％Zn涂层电位变化波动较小，最终稳定在-0.95V左右，冷喷涂Al涂层在-0.85V左右趋于稳定。三种涂层均能够实现对基体提供良好的阴极保护的作用。从线性极化曲线以及动电位极化曲线分析来看，涂层自腐蚀电流密度在336h后逐渐减小最终保持稳定。从电化学阻抗谱观察来看，Zn-15Al合金涂层和Al-50％Zn复合涂层的容抗弧直径随着时间的推移逐渐增大，表明涂层极化电阻呈增大趋势，涂层中的Zn充当Al的牺牲阳极出现快速腐蚀现象，腐蚀的产物对涂层表面起到覆盖作用，减缓了腐蚀的进行。浸泡后期，Zn-15Al涂层能够保持稳定的自腐蚀电流密度。从涂层的腐蚀电位和电化学测试结果综合来看，Zn-15Al合金涂层具有更好的腐蚀效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 船舶压载舱的腐蚀与防护

1．2．1 船舶压载舱的腐蚀环境

1．2．2 压载舱的腐蚀防护

1．3 船舶的腐蚀控制方法

1．3．1 金属腐蚀理论

1．3．2 船舶腐蚀的防护方法

1．4 冷喷涂技术

1．4．1 冷喷涂技术的发展

1．4．2 冷喷涂技术原理

1．4．3 冷喷涂技术的特点

1．4．4 影响喷涂效果的工艺参数

1．4．5 冷喷涂涂层的表征方法

1．4．6 冷喷涂Al、Al-Zn涂层防腐领域研究现状

1．5 研究内容

2．1 试样材料

2．2 试样制备

2．3 试样处理

2．4 试验设备及研究方法

2．4．1 金相显微观察

2．4．2 涂层硬度测试

2．4．3 电化学性能测试

第3章 冷喷涂锌铝涂层形貌与物理性能分析

3．1 涂层形貌分析

3．1．1 涂层的宏观形貌分析

3．1．2 涂层的微观形貌分析

3．1．3 涂层横截面形貌分析

3．2 涂层物理性能分析

3．2．1 涂层的厚度对比

3．2．2 涂层的硬度对比

3．2．3 涂层表面孔隙率分析

3．3 本章小结

第4章 冷喷涂涂层的电化学性能研究

4．1 涂层的自腐蚀电位

4．2 涂层极化电流密度

4．3 涂层动电位极化曲线

4．4 涂层的电化学交流阻抗谱

4．5 本章小结

第5章 总结和展望

5．1 研究的主要结论

5．2 研究展望

致谢

参考文献