本文關(guān)鍵詞：針對(duì)飛濺區(qū)腐蝕防護(hù)的冷噴涂涂層制備及性能研究

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【摘要】：海洋環(huán)境是極其惡劣的,主要對(duì)海上鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物(如艦船、海洋平臺(tái)、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(zhǎng)度為70mm,在選擇不同出口直徑的計(jì)算對(duì)比發(fā)現(xiàn),當(dāng)出口直徑為8mm,擴(kuò)張比為4時(shí),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(jì)算結(jié)果表明:噴嘴擴(kuò)張長(zhǎng)度段越長(zhǎng),粒子到達(dá)出口時(shí)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(duì)較低的粗糙度;對(duì)冷噴涂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(huì)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(shì)基本相同,在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)均存在一定的波動(dòng)。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(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減小,其中冷噴涂Al-50%Zn涂層的腐蝕電流最大,同時(shí)涂層出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象的時(shí)間較早,有可能是Zn發(fā)生了快速地腐蝕行為,腐蝕產(chǎn)物的覆蓋減緩了腐蝕進(jìn)行速度;浸泡后期,冷噴涂Al-50%Al2O3涂層的自腐蝕電流最大,表明腐蝕介質(zhì)穿透腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入到涂層內(nèi)部發(fā)生了快速腐蝕。從涂層的電化學(xué)阻抗譜特征曲線來看,冷噴涂涂層的腐蝕過程中存在傳質(zhì)現(xiàn)象,Al-50%Zn涂層具有更為穩(wěn)定的耐腐蝕性能,整體的腐蝕防護(hù)效果較佳。
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4

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