海洋环境下钢材表面镀铝工艺的研究进展

摘要

钢材作为基础性结构材料被广泛应用于海洋工程领域,随着国家对海洋开发的支持力度不断加大,对应用于此环境下的钢材的需求也不断增加.但是,暴露于苛刻海洋环境下的钢材极易与周围的含氯、硫等介质发生反应而受到严重腐蚀,同时,潮汐、日照、溶解氧、微生物以及深海压力和热液带来的高温等环境条件也会加速钢材的腐蚀,严重影响海洋工程设施的服役安全、寿命以及可靠性.因此,对钢材进行表面处理提高其耐腐蚀性能成为研究热点,其中涂层制备技术是最常用的腐蚀控制方法.铝及铝合金在腐蚀环境及高温氧化环境下表面可以形成一层致密的氧化膜,是一种常用的耐腐蚀涂层材料,通过不同工艺在钢材表面制备的铝涂层已达到了长效的防腐蚀效果.目前,制备铝涂层的工艺主要有热浸镀法、电镀法、包埋渗铝法及热喷涂法等.热浸镀铝工艺因操作简单、成本低廉而被广泛应用于海洋平台、海洋码头、桥梁等海洋基础设施.电镀铝工艺制备的涂层厚度、组织、形貌可控,可以实现在微小零件上的精准沉积.新型绿色环保的离子液体体系的开发,在提高电镀效率和涂层质量的同时降低了对环境的污染.粉末包埋渗铝制备的涂层具有极高的抗高温氧化性能,被广泛应用于海洋油气开采工程.低温包埋渗铝工艺可避免传统渗铝工艺高温导致的钢材力学性能下降.此外,浆料渗铝以及气相渗铝等工艺的开发拓宽了渗铝工艺的应用领域.热喷涂工艺在海洋环境下应用最为广泛,所制备的铝涂层具有极高的耐腐蚀性能,其中火焰喷涂、电弧喷涂、冷喷涂等工艺能够实现新型防腐蚀铝涂层的设计与制备.本文针对海洋环境下应用的钢材,详细介绍了在其表面镀铝工艺的研究进展,包括热浸镀、电镀、包埋渗铝和热喷涂等,并对不同镀铝工艺在海洋环境下的应用及发展方向做了展望.