船舶舾装表面处理工艺对耐腐蚀性能的影响研究

摘要：海洋环境中的高盐度、高湿度以及频繁的机械冲击等各种不同的因素，使得船舶舾装件的耐腐蚀性能成为影响船舶安全性和使用寿命的关键因素。为了提高船舶舾装件的耐腐蚀性能，表面处理工艺的研究显得尤为重要。近年来，随着表面处理技术的不断发展，多种新型工艺被应用于船舶舾装件的防腐处理中。这些工艺不仅能够有效去除表面锈蚀，还能通过形成保护层提高材料的耐腐蚀性能。

关键词：船舶舾装；表面处理工艺；耐腐蚀性能；激光除锈；达克罗涂层；电泳漆涂层

1船舶舾装表面处理工艺概述

1.1传统表面处理工艺

船舶舾装件长期暴露于恶劣的海洋环境中，面临着非常严峻的腐蚀挑战。为此，提高其耐腐蚀性能，表面处理工艺是至关重要的。

传统表面处理工艺如喷砂除锈和酸洗除锈，虽然能有效去除表面锈蚀，但是存在诸多问题。喷砂除锈利用高压空气将砂粒喷射到金属表面，通过物理冲击去除锈蚀和杂质，但该工艺会产生大量的粉尘，对环境造成严重污染，且难以回收利用磨料，清理现场较为困难。酸洗除锈则通过化学反应去除金属表面的氧化皮和锈蚀，效率比较高，但酸液易对环境造成严重的污染，且处理后的废水需进行严格处理，否则会对水体生态系统产生危害。此外，这两种传统工艺在操作过程中对金属基体的损伤较大，可能导致表面粗糙度增加或局部材料损失，影响后续涂层的附着力和整体耐腐蚀性能。

1.2现代表面处理工艺

随着科学技术的迅猛发展，一些现代表面处理工艺逐渐兴起，如激光除锈和达克罗涂层等等。激光除锈主要是利用高能激光束照射金属表面，使锈蚀层瞬间汽化或剥离，具有高效、环保、对基体损伤小等优点。该工艺不需要使用化学试剂或磨料，避免了一系列的环境污染问题，同时能够精确控制除锈深度，确保金属表面的完整性。达克罗涂层则是一种新型的表面处理技术，通过在金属表面涂覆一层含有锌、铝等金属粉末的涂层，并在高温下固化，形成致密的保护层。达克罗涂层不仅具有超强的耐蚀性能，是传统镀锌工艺的7-10倍以上，还具备无氢脆性、高耐热性、良好的结合力和再涂性能。此外，达克罗涂层的渗透性较好，能够覆盖工件的深孔、狭缝等部位，提供全面的防腐保护。然而，达克罗涂层也存在一些不足，如部分产品中含有对环境和人体有害的铬离子，且涂层的表面硬度和耐磨性较差。

尽管如此，现代表面处理工艺在提高船舶舾装件耐腐蚀性能方面展现出巨大的优势，逐渐成为船舶制造和维护中的重要选择。

2耐腐蚀性能的评价方法

2.1电化学测试

耐腐蚀性能的评价方法主要包括电化学测试和腐蚀试验。电化学测试主要是通过极化曲线、电化学阻抗谱等方法，定量分析表面处理后材料的耐腐蚀性能。极化曲线测试主要是通过改变电位来测量腐蚀电流，能够得到材料的阳极和阴极极化特性，从而得出腐蚀电流密度及其腐蚀速率。电化学阻抗谱测试则主要是通过施加小幅度的交流电信号，测量材料在腐蚀介质中的阻抗变化，以评估其腐蚀行为。这些方法不仅能够提供腐蚀速率的定量数据，还能够深入研究材料的腐蚀机理，为表面处理工艺的优化提供坚实的理论依据。

2.2腐蚀试验

腐蚀试验则通过模拟实际的海洋环境，评估材料的耐腐蚀性能。常见的腐蚀试验方法包括盐雾试验和浸泡试验等等。盐雾试验是将试样放置在盐雾箱中，以一定浓度的氯化钠溶液进行喷雾，模拟海洋大气环境中的盐雾腐蚀条件。浸泡试验则是将试样浸泡在特定的腐蚀介质中，如海水或酸性溶液，通过观察试样的腐蚀形貌和测量腐蚀速率来评估其耐腐蚀性能。上述这些试验方法能够直观地反映材料在实际使用环境中的耐腐蚀性能，为船舶舾装件的选材和表面处理工艺的选择提供极为重要的参考依据。

3不同表面处理工艺对耐腐蚀性能的影响

3.1激光除锈工艺

激光除锈工艺对 EH36 船用钢的耐腐蚀性能具有非常显著的影响。相关研究表明，EH36 钢的耐腐蚀性能随激光能量密度和扫描速度的增大呈现先提高后降低的趋势。在最优参数下，即激光能量密度为2.546J/cm²、扫描速度为3000 mm/s时，EH36钢表面的腐蚀电流密度显著降低，相比原始材料降低了57%。当激光能量密度过高时，例如达到 3.820 J/cm²，过量的激光能量会导致基底烧蚀，使金属基底的晶粒尺寸变小、晶粒细化，晶界处活性位点密度变高，从而可以加速金属的溶解，降低腐蚀产物的稳定性，最终降低耐腐蚀性能。鉴于上述，激光除锈工艺需要精确控制参数，以实现最佳的耐腐蚀性能。

3.2达克罗涂层工艺

达克罗涂层工艺因其独特的防腐机理而展现出卓越的耐腐蚀性能。达克罗涂层通过锌粉的牺牲阳极保护作用以及涂层的屏蔽作用，有效提高了金属的耐腐蚀性。该涂层由片状锌、铝和复合铬盐组成，通过高温固化形成致密的保护层，能够显著提高金属表面的耐腐蚀性能。与传统的电镀锌相比，达克罗涂层的耐腐蚀性能可以提高7-10倍。此外，达克罗涂层还具有无氢脆性、高耐热性、良好的附着力和渗透性等优点，特别适用于高强度受力件和复杂结构件的防腐处理。因此，达克罗涂层工艺在船舶舾装件的防腐处理中具有广阔的应用前景。

3.3电泳漆涂层工艺

电泳漆涂层工艺则主要通过电泳过程将涂料均匀地涂覆在金属表面，形成具有良好附着力和耐腐蚀性的涂层。然而，电泳漆涂层在实际应用中存在一定的局限性。尽管涂层具有良好的初始附着力和耐腐蚀性，但是在涂层磨损之后，非常容易出现脱落现象，从而暴露出基体金属，导致局部腐蚀加速。此外，电泳漆涂层的耐候性和耐化学性能相对有限，长期暴露在海洋环境中可能会出现老化和性能下降的问题。因此，在选择电泳漆涂层工艺时，需要综合考虑涂层的耐磨性、耐候性和耐化学性能，以确保其在船舶舾装件中的长期有效性。

4影响耐腐蚀性能的机理分析

4.1表面形貌的影响

表面形貌对耐腐蚀性能有着非常显著的影响。表面粗糙度和微观结构的变化会直接影响材料与腐蚀介质的接触面积和反应速率。例如，激光除锈工艺的合理应用，能够显著改善金属表面的微观形貌。通过高能激光束的作用，金属表面的锈蚀层被汽化或剥离，形成一层较为致密的表面层。这种致密的表面层能够有效减少腐蚀介质与基体金属的直接接触，从而显著提高耐腐蚀性能。此外，激光除锈后的表面粗糙度也会发生一定的变化，适当的表面粗糙度可以增加涂层的附着力，进一步提高整体的耐腐蚀性能。然而，如果表面处理不够恰当，比如过度酸洗，可能会导致表面出现微孔或裂纹，这些缺陷会成为腐蚀的起始点，降低材料的耐腐蚀性能。

4.2元素成分的影响

元素成分的变化同样对耐腐蚀性能产生重要的影响。在船舶舾装表面处理过程中，元素的氧化、扩散等现象会改变材料表面的化学成分和结构。例如，不锈钢中的铬元素在表面处理过程中会形成富含Cr₂O₃的钝化膜，这种钝化膜具有良好的耐腐蚀性能。随着表面处理时间的延长，钝化膜中Cr₂O₃的含量增加，从而提高了材料的耐腐蚀性能。

此外，其他合金元素如镍、钼等也会通过不同的机制影响船舶舾装件的耐腐蚀性能。镍可以提高不锈钢的耐应力腐蚀性能，而钼则能显著提高材料在氯化物溶液中的耐点腐蚀性能。在达克罗涂层工艺中，锌粉的牺牲阳极保护作用和涂层的屏蔽作用，共同提高了金属的耐腐蚀性。

5结语

综上所述，不同的表面处理工艺对船舶舾装件的耐腐蚀性能都有着显著的影响。激光除锈工艺通过优化参数能够显著降低腐蚀电流密度，提高材料的耐腐蚀性能；达克罗涂层则通过牺牲阳极保护和涂层屏蔽作用，展现出十分优异的耐腐蚀性；而电泳漆涂层虽然具有良好的附着力和耐腐蚀性，但是在涂层磨损后非常容易脱落，限制了其应用范围。在实际的应用中，应当根据船舶舾装件的具体使用环境和要求，选择合适的表面处理工艺，以提高其耐腐蚀性能，延长整个的使用寿命，降低维护成本。

参考文献

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