針對飛濺區(qū)腐蝕防護(hù)的冷噴涂涂層制備及性能研究.pdf

1、海洋環(huán)境是極其惡劣的，主要對海上鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物（如艦船、海洋平臺、港工設(shè)施等）產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，尤其是飛濺區(qū)的腐蝕最為嚴(yán)重。目前海洋防腐蝕措施中采用金屬涂層是最為有效的手段，較為常用的是Al及Al-Zn涂層，該類涂層在海洋環(huán)境下能夠達(dá)到將腐蝕介質(zhì)與基體隔離作用，并且能作為一種陽極涂層來保護(hù)鋼材不受侵蝕，因此具有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文采用CFD軟件優(yōu)化噴嘴尺寸參數(shù)，通過優(yōu)化確定噴嘴喉部直徑為4mm，擴(kuò)張段長度為70mm,在選擇不同出

2、口直徑的計算對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出口直徑為8mm，擴(kuò)張比為4時，氣流速度達(dá)到最優(yōu)，噴嘴內(nèi)及外部氣流速度平穩(wěn)，無明顯的激波產(chǎn)生。計算結(jié)果表明:噴嘴擴(kuò)張長度段越長，粒子到達(dá)出口時的速度越大，并能在一定程度上限制粒子的發(fā)散程度。
　　本研究中，通過冷噴涂制備了Al、Al-Zn、Al-Al2O3、Al-Zn-Al2O3不同成分的涂層。研究表明，選擇粒度較小的粉末所制備的涂層致密度更高，粒子發(fā)生的變形程度更劇烈，涂層表面具有相對較低的粗糙度;對冷噴

3、涂Al-Zn復(fù)合涂層而言，在涂層中摻入的Zn含量比例愈大，涂層表面更平整，厚度更均勻，孔隙率更低。結(jié)果還表明，摻入Zn會提高涂層的硬度，但隨著粉末中Zn比例的增加，粉末粒子的沉積效率卻明顯降低;當(dāng)摻入一定比例的Al2O3顆粒，Al顆粒產(chǎn)生了更充分的變形，但是涂層中出現(xiàn)少量Al2O3顆粒破碎情況，從涂層的整體來看，除了Al2O3顆粒造成的缺陷外，涂層孔隙率較低。
　　通過金相顯微鏡觀察腐蝕后的涂層，結(jié)果表明:三種涂層表面均發(fā)生了不同

4、程度嚴(yán)重腐蝕，冷噴涂Al涂層有效地隔離了腐蝕介質(zhì)滲透到涂層與基體交界處，冷噴涂Al-50％Zn涂層發(fā)生腐蝕的區(qū)域集中在涂層表面，基體處仍完好無損，而冷噴涂Al-50％Al2O3涂層發(fā)生腐蝕的區(qū)域較多。從涂層的腐蝕電位變化結(jié)果表明，冷噴涂Al-50％Zn涂層的腐蝕電位最為穩(wěn)定。冷噴涂Al及Al-Al2O3涂層的電位變化趨勢基本相同，在較長的時間內(nèi)均存在一定的波動。極化曲線的研究表明，涂層的初始自腐蝕電流密度較大，隨著浸泡時間的延長逐漸減小