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船舶防腐涂料的防腐蚀机理
发布时间:2019-10-14 来源:海川检测 浏览量:1665次

一、引言

 

随着陆地资源的逐步枯竭,人们对海洋资源开发的重视程度逐年递增,海洋领域已成为国际竞争的主战场。身处海洋经济时代,海洋腐蚀问题成为我们必须面对的难题,海洋腐蚀所造成的经济损失是非常惊人的。目前常用的金属防腐蚀的方法有很多,比如采用缓蚀剂、阴极保护、采用金属保护层以及涂装防腐涂料等。在所有的防腐措施中,涂装防腐涂料是目前性价比最高、效果最好的方法。本文从电化学保护、屏蔽隔离及钝化缓蚀三个方面对船舶防腐涂料的防腐蚀机理进行了综述。

 

二、研究进展

 

1.电化学保护机理

 

利用电化学保护机理的防腐涂料主要是在涂料中加入铝、锌等比钢铁活泼性更强的金属粉末。在海水等腐蚀介质中,涂装了含有铝、锌等防腐蚀涂料的船舶在发生原电池腐蚀时,电位更负的铝、锌会比钢材优先发生腐蚀,从而达到牺牲阳极(涂料中的锌粉、铝粉)保护阴极(钢材等)的效果。例如在一种双组分水性环氧富锌涂料中,当涂料中锌粉含量超过70%时,涂料中的锌粉颗粒才能与钢材之间的电流传导达到有效值。并且锌粉发生腐蚀后的产物可以填充涂层中的空隙封闭漆膜受损部位。

 

2.隔离屏蔽机理

 

利用隔离屏蔽机理的防腐涂料主要是在涂料中加入鳞片状颜填料来降低涂层对水、氧气等腐蚀因子的渗透性。涂层中的片状填料呈层状分布,这种分布结构达到了一种“迷宫效应”,极大的延长了腐蚀介质穿过涂层接触钢铁的路径,极大地延长了防腐涂料的耐腐蚀寿命。这种片状填料有金属材料如铝、锌及金属合金,也有非金属材料如玻璃鳞片、云母、石墨烯等。较多的研究表明,添加片状锌粉的富锌漆在相同条件下比添加球状锌粉的富锌漆具有更好的耐腐蚀性能,这足以说明:片状填料在涂层中的分布结构极大地提高了该类涂料的耐腐蚀性能。表面改性处理后的玻璃鳞片与环氧树脂有很好的结合力,研究表明当涂料中添加8wt%改性玻璃鳞片时,该涂料具有最佳的力学性能,并且该涂料的耐腐蚀性、耐海水浸泡性以及抗压能力均能满足复杂多变的深海环境。玻璃鳞片为颜填料的涂层具有极高的抗渗透性,较好的耐腐蚀性能,玻璃鳞片的加入也降低了涂层内部的收缩应力,能在恶劣的腐蚀环境中长期有效的保护基材。石墨烯具有极高的抗渗透性,含有石墨烯的涂层对水、氧气、离子等腐蚀因子进行隔离,改性处理后的石墨烯能够均匀的分散在涂层中,在涂层中呈层状分布的石墨烯结构表现为一种“迷宫效应”,这种层状分布结构极大地延长了腐蚀介质穿过涂层与内部基材发生腐蚀反应的路径,间接的延长了涂层保护基材的有效寿命。陈中华等制备了一种水性石墨烯/环氧富锌涂料,对比了锌粉和石墨烯对涂料的性能影响。并通过中性盐雾试验和电化学测试对涂料的耐腐蚀性能进行了表征。研究表明:添加石墨烯后,涂层的耐蚀性能有所提高,添加石墨烯可以减少锌粉的用量,当添加0.8wt%石墨烯时,涂层的耐蚀性和附着力最佳,涂层耐中性盐雾试验的时间接近1,000h。

 

3.钝化、磷化缓蚀机理

 

利用钝化、磷化缓蚀机理的防腐涂料主要是在涂料中加入一些能够对钢铁等金属母材起到钝化、磷化作用的颜填料,传统的该类颜填料主要有红丹类、磷酸盐系和铬酸盐系等颜填料。该类颜填料虽具有极高的耐腐蚀性能,但是对人体健康和生态环境产生极大的危害。随着国内外对环境保护的逐步重视,目前该类颜填料已经被市场逐步淘汰。

 

三、结论及展望

 

目前,能应用于海洋腐蚀环境的防腐涂料基本上是按照电化学保护、屏蔽隔离及钝化缓蚀三种防腐机理来设计的,传统防腐涂料基本是按照三种防腐机理中的一种来进行设计。

 

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