本文介绍了金属发生的电化学腐蚀反应现象。目前对涂层防护机理的研究现状及评定涂层防腐性能的方法,指出涂层防护机理的深入研究,对研制性能更优的防腐蚀涂料和涂装技术具有重要指导意义。金属、混凝土、木材等受到周围环境介质的化学作用或电化学作用而损坏的现象称为腐蚀,研究腐蚀主要对象是金属,因为金属腐蚀造成经济上巨大损失。如全球每年因腐蚀造成的金属损失量高达全年金属产量的20%-40%,据世界上发达国家调查统计,每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占国民经济生产总值的—%;在中国,由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以上,占国民生产总值的4%。防止金属腐蚀方法很多,如选用耐腐蚀合金、电镀和阴极保护等方法,但工程造价将大幅度上升,经济上不合理。世界各**腐蚀实践证明:涂料涂层防腐蚀是***、**经济、应用**普遍的方法。一金属腐蚀钢铁等金属材料容易发生腐蚀的基本原因是将铁矿石冶炼成钢需消耗大量的能量,此能量潜伏在钢铁中(元素态),钢铁等金属材料随时随地有恢复至其原始化合物(矿石)状态的倾向而释放能量,这是化学热力学自发的过程,这样就发生了腐蚀,所以矿石类化合物是稳定态,而钢铁处于不稳定态。
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粘结底层特性及比较高使用温度粘结底层材料涂层特性应用范围比较高使用温度/℃Ni-Al(80/20)自粘结，涂层致密，耐热抗氧化，不耐电解质溶液腐蚀耐热抗氧化涂层，在含电解质的溶液中，不适宜用作粘结底层800Ni-Al(95/5)自粘结，涂层致密，耐热抗氧化，使用温度更高，不耐电解质溶液腐蚀1010NiCr-Al(94/6)自粘结，涂层致密，耐高温氧化和燃气腐蚀，不耐电解质溶液腐蚀980Ni-Cr(80/20)抗高温氧化，耐多种化学介质腐蚀，抗热震抗高温氧化并耐溶液腐蚀的粘结底层1260Mo不耐氧化，耐多种强腐蚀介质腐蚀，自粘结，耐边界润滑磨损耐多种化学介质腐蚀的自粘结涂层，耐边界润滑磨损涂层315MCrAlY优异的耐高温氧化、耐燃气腐蚀及耐热震涂层，不耐电解质溶液腐蚀耐高温热障陶瓷涂层粘结底层，抗高温氧化涂层1260~13162)腐蚀介质。对于在腐蚀介质中工作的涂层，进行涂层设计时要特别注意，粘结底层及工作层均应首先具备抵抗工作介质腐蚀的能力，此时，选择粘接底层时，应以耐工作介质腐蚀作为优先考虑条件，在此基础上，再考虑尽可能提高结合强度，如果粘结底层选择不当，涂层寿命很难满足使用需求。例如，某醋酸泵轴套防腐耐磨涂层选用Al2O3-TiO2陶瓷涂层作工作层。
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当采用Ni-Al型粘结底层时，其使用寿命很短，大约只有两周时间，有时甚至出现“脱壳”现象；而当选用Mecto700（Ni20Cr10W9Mo4Cu1C1B1Fe）时，其使用寿命可长达。由表中所列的常用粘结底层特性可知，Ni-Al型粘结底层均不耐电解质溶液腐蚀，Ni-Cr(80/20)可耐多种化学介质腐蚀及气体腐蚀的能力，而Mo可耐多种强腐蚀介质腐蚀。一些金属涂层与所适应的环境介质如表所示。部分金属涂层及其适应的介质涂层材料钼钛镍合金不锈钢蒙乃尔合金哈氏合金铅铝、锌锡适用介质浓盐酸热的强氧化性溶液碱硝酸氢氟酸热盐酸稀硫酸大气、水蒸馏水有机酸热喷涂工艺选择为了获得满足零件使用要求的涂层，应结合零件使用工况条件及第3章中所述各种喷涂材料的成分、性能、工艺特性、涂层性能及适用的使用环境等综合考虑，确定合适的喷涂材料，谨慎选择热喷涂工艺。热喷涂工艺的选择原则如下：热喷涂工艺方法较多，但每一种方法都有其自身的优点和局限性，从不同的角度进行热喷涂工艺选择，会得出不同的结果。以高速火焰喷涂（简称HVOF）为例，当采用HVOF工艺喷涂金属、合金及金属陶瓷类材料时，可获得结合强度高（>70MPa）、致密度高（孔隙率<1%）、氧化物含量少的高质量涂层。
钢板导致发生腐蚀的电池反应如下:阳极Fe=Fe2++2e阴极2H++2e=H2(酸性溶液析氢反应)(1)O2+4H++2e=2H2O（酸性溶液氧还原反应）(2)O2+2H2O+4e=4OH-(中性或酸性介质中的氧还原反应)(3)如果没有氧气存在,钢铁发生的电池反应会很快结束,这是因为在阴极区的H+会被耗尽,产生阴极极化;在阳极区由于Fe2+的积累而产生阳极极化。但是在有氧气存在的条件下,阴极处会发生。3式的氧还原反应,这样阴极反应不再与[H+]有关,腐蚀反应可以继续进行下去。1式是用酸性介质浸渍钢板时发生的析氢反应,这种情况较危险,需选择耐酸等高性能树脂并在涂装时要仔细慎重,防止个别毛孔漏涂。3式对防腐蚀涂料来说是**重要的反应,在一般大气和海洋环境下的腐蚀均属此类。由于在阴极部位会产生碱性的OH-离子,会使油脂型、醇酸型漆膜皂化剥离。二防腐涂料层的防腐机理防腐蚀涂层所以能保护钢铁起到防腐蚀作用,人们认同的主要是因为以下三种作用:01屏蔽作用涂料漆膜层的屏蔽作用在于隔离被保护基体与腐蚀介质的直接接触。如果防止金属表面被腐蚀,就必须要求漆膜层能阻止外界环境与金属表面的接触,从而达到防腐效果。02缓蚀钝化作用借助涂层中含有的防锈颜料,在溶液中解离出缓蚀离子,使基体表面钝化,***腐蚀进程。
该力足可以保证涂层牢固的附着于金属表面上。但是当金属涂层表面被水浸湿后，水分子则可以透过涂层并渗透到金属表面，介入和置换并取代金属表面活性点与涂层中极性因子之间的吸附，使涂层附着力降低。所以金属涂层的耐水性检测指标，湿附着力检测指标，以及湿态刚性检测指标对涂层抵抗起泡起着至关重要的作用。通过金属涂层检测，了解其失效机制，对于金属涂层施工工艺及质量评定都极具参考价值。我们可以对金属涂层厚度和金属表面处理进行改进。金属涂膜的厚度不应太薄或太厚，应根据涂膜的不同用途严格使用不同的涂层厚度。在金属表面处理中，表面处理占各种结构因素的约50％，并且可以看出表面处理对涂层的使用寿命至关重要。表面处理是涂层构造的***步，也是确定涂层寿命长度的关键步骤。因此，对于金属表面的处理，推荐喷砂，其可以形成金属表面的一定粗糙度，并且金属的表面粗糙度不应超过加工过程中漆膜厚度的1/3，因此可以添加漆膜和薄膜。金属表面的结合力延长了金属涂层的使用寿命，从而更好地延长了金属的使用寿命。导读：屏蔽作用和阴极保护是金属涂层为其他金属提供保护的两种方式，这种保护因其成本效益方面的优势，傲立于一众防护措施间。
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这种结构涂层在实际应用中所占的比例也较大，也是**常用的热喷涂涂层结构之一。两种涂层可采用同一种热喷涂工艺方法来完成，如采用单一工艺方法，如普通火焰、喷涂或等离子喷涂来分别喷涂两种涂层，也可采用不同的热喷涂方法来完成，如可采用电弧喷涂粘结底层，再采用等离子喷涂表面工作层；或先采用超音速火焰喷涂粘结底层，再采用等离子喷涂表面工作层，该组合是目前飞机发动机用热障涂层的典型工艺。3．多层结构多层结构是指涂层层数达三层或三层以上的涂层结构，在实际应用中并不常用，只在特殊工况条件下才采用。有的多层结构通过采用多种成分涂层来满足一种性能要求，例如，为了开发出能够满足柴油发动机用的长寿命厚热障涂层，Robert等采用了热膨胀系数非常接近的三层结合底层来降低涂层热应力，其涂层结构如图所示，各层涂层的热膨胀行为如右图所示。由于基体材料4140、NiCrAlY、FeCrAlY、FeCoNiCrAl和ZrO2-Y2O3之间膨胀系数属于逐渐变化的，从而可以大幅度减小ZrO2-Y2O3涂层与基体之间的热膨胀不匹配性，从而达到减小热应力、延长使用寿命的目的。多层结构示意图有的多层结构则具有多种功能，例如，为了***提高汽轮机用热障涂层的使用寿命和工作可靠性。
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