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      船舶防腐涂料的防腐蝕機理

      發布時間:2019-10-14   來源:容大檢測   瀏覽量:534次
      導讀:

      一、引言

       

      隨著陸地資源的逐步枯竭,人們對海洋資源開發的重視程度逐年遞增,海洋領域已成為國際競爭的主戰場。身處海洋經濟時代,海洋腐蝕問題成為我們必須面對的難題,海洋腐蝕所造成的經濟損失是非常驚人的。目前常用的金屬防腐蝕的方法有很多,比如采用緩蝕劑、陰極保護、采用金屬保護層以及涂裝防腐涂料等。在所有的防腐措施中,涂裝防腐涂料是目前性價比最高、效果最好的方法。本文從電化學保護、屏蔽隔離及鈍化緩蝕三個方面對船舶防腐涂料的防腐蝕機理進行了綜述。

       

      二、研究進展

       

      1.電化學保護機理

       

      利用電化學保護機理的防腐涂料主要是在涂料中加入鋁、鋅等比鋼鐵活潑性更強的金屬粉末。在海水等腐蝕介質中,涂裝了含有鋁、鋅等防腐蝕涂料的船舶在發生原電池腐蝕時,電位更負的鋁、鋅會比鋼材優先發生腐蝕,從而達到犧牲陽極(涂料中的鋅粉、鋁粉)保護陰極(鋼材等)的效果。例如在一種雙組分水性環氧富鋅涂料中,當涂料中鋅粉含量超過70%時,涂料中的鋅粉顆粒才能與鋼材之間的電流傳導達到有效值。并且鋅粉發生腐蝕后的產物可以填充涂層中的空隙封閉漆膜受損部位。

       

      2.隔離屏蔽機理

       

      利用隔離屏蔽機理的防腐涂料主要是在涂料中加入鱗片狀顏填料來降低涂層對水、氧氣等腐蝕因子的滲透性。涂層中的片狀填料呈層狀分布,這種分布結構達到了一種“迷宮效應”,極大的延長了腐蝕介質穿過涂層接觸鋼鐵的路徑,極大地延長了防腐涂料的耐腐蝕壽命。這種片狀填料有金屬材料如鋁、鋅及金屬合金,也有非金屬材料如玻璃鱗片、云母、石墨烯等。較多的研究表明,添加片狀鋅粉的富鋅漆在相同條件下比添加球狀鋅粉的富鋅漆具有更好的耐腐蝕性能,這足以說明:片狀填料在涂層中的分布結構極大地提高了該類涂料的耐腐蝕性能。表面改性處理后的玻璃鱗片與環氧樹脂有很好的結合力,研究表明當涂料中添加8wt%改性玻璃鱗片時,該涂料具有最佳的力學性能,并且該涂料的耐腐蝕性、耐海水浸泡性以及抗壓能力均能滿足復雜多變的深海環境。玻璃鱗片為顏填料的涂層具有極高的抗滲透性,較好的耐腐蝕性能,玻璃鱗片的加入也降低了涂層內部的收縮應力,能在惡劣的腐蝕環境中長期有效的保護基材。石墨烯具有極高的抗滲透性,含有石墨烯的涂層對水、氧氣、離子等腐蝕因子進行隔離,改性處理后的石墨烯能夠均勻的分散在涂層中,在涂層中呈層狀分布的石墨烯結構表現為一種“迷宮效應”,這種層狀分布結構極大地延長了腐蝕介質穿過涂層與內部基材發生腐蝕反應的路徑,間接的延長了涂層保護基材的有效壽命。陳中華等制備了一種水性石墨烯/環氧富鋅涂料,對比了鋅粉和石墨烯對涂料的性能影響。并通過中性鹽霧試驗和電化學測試對涂料的耐腐蝕性能進行了表征。研究表明:添加石墨烯后,涂層的耐蝕性能有所提高,添加石墨烯可以減少鋅粉的用量,當添加0.8wt%石墨烯時,涂層的耐蝕性和附著力最佳,涂層耐中性鹽霧試驗的時間接近1,000h。

       

      3.鈍化、磷化緩蝕機理

       

      利用鈍化、磷化緩蝕機理的防腐涂料主要是在涂料中加入一些能夠對鋼鐵等金屬母材起到鈍化、磷化作用的顏填料,傳統的該類顏填料主要有紅丹類、磷酸鹽系和鉻酸鹽系等顏填料。該類顏填料雖具有極高的耐腐蝕性能,但是對人體健康和生態環境產生極大的危害。隨著國內外對環境保護的逐步重視,目前該類顏填料已經被市場逐步淘汰。

       

      三、結論及展望

       

      目前,能應用于海洋腐蝕環境的防腐涂料基本上是按照電化學保護、屏蔽隔離及鈍化緩蝕三種防腐機理來設計的,傳統防腐涂料基本是按照三種防腐機理中的一種來進行設計。

       

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