金属热喷涂涂层耐蚀性评价方法与应用（一）

点击数：928发布时间：2015-12-28 09:30:44　

摘要：介绍了金属热喷涂涂层耐久性试验方法、检测评价方法以及研究进展情况，对现有研究应用成果、存在的争议进行了总结分析，探讨了检测技术存在的问题，期待取得新的技术进展。

关键词:热喷涂；涂层；阴极保护；等离子喷涂；热喷涂粉末

1 引言

采用Zn、Al阳极金属及其合金（如Zn/Al、Al/Mg、Al/Mg/Zn、Al/Mg/Re等）热喷涂涂层对钢铁构件、建筑物进行长效腐蚀防护的技术得到了普遍认可和持续发展，对其耐久性的测试评价技术也一直在不断地改进、完善与创新中。由于各类阳极金属热喷涂涂层防护性能的评价结果不仅影响到其自身的应用与推广，还涉及到各相关方的经济利益，其测试技术及结果的可靠性和精确性都值得大家积极探讨与创新提高。

2 阳极金属热喷涂涂层的耐久性试验方法

2.1 盐雾试验

单层阳极金属热喷涂涂层耐久性的实验室试验方法主要有耐气、雾试验（如耐中性盐雾试验、耐SO2气氛试验）、耐介质浸渍试验（如耐酸雨试验、耐碱液试验、模拟海水全浸试验）以及环境循环试验（如盐雾-老化循环试验、各类介质间交替试验）等[1]；当对阳极金属热喷涂复合涂层进行试验时，主要通过涂层破坏性方法进行上述耐久性试验，测评复合涂层体系的耐蚀性。

金属热喷涂涂层的户外自然老化试验则在实海环境下进行，如海洋大气区、浪溅区、潮差区、全浸区等。由于金属热喷涂涂层、金属热喷涂复合涂层有较好的耐蚀性且设计使用寿命在30～50年，其耐久性测试一般需要进行很长时间，如果按钢结构中性盐雾加速试验200h代表钢结构使用1年的观点，盐雾试验1次就需要5000h以上，目前有进行16000h盐雾试验的报道[2]；实海试验则以美国焊接学会热喷涂委员会进行的19年的现场挂片试验为代表[3]。

为提高加速效果并保证与现场暴露试验的相符性，美国材料与试验协会的ASTMD5894和G85标准、美国腐蚀工程师协会的NACETM0304及挪威石油标准化组织的NorsokM-501标准将“紫外线/冷凝”程序引入到常规的“盐雾/干燥”循环中，NorsokM-501标准更加入了“冷冻/解冻”程序，研究表明[4-6]，上述试验方法取得了极佳效果，更接近于现场暴露试验结果。

2.2 电化学试验

电化学方法是阳极金属热喷涂涂层耐久性试验最普遍也是最可靠的方法，测试方便快捷、破坏少、获得与涂层防护性能相关的直接信息量大，同时能对金属的腐蚀机理及涂层失效行为进行更深入的研究。目前应用于阳极金属热喷涂涂层检测的主要是直流电化学法和电化学阻抗谱法，其中直流电化学法具体有电位-时间法、极化曲线法和极化电阻法等，上述方法主要用于金属涂层裸露试样的试验[7-10]。

电化学阻抗谱法也有其局限性，为了得到Tafel直线段需要将电极极化到强极化区，电极电势偏离自腐蚀电势较远，这时的阴极或阳极过程可能与自腐蚀电势下的有明显的不同；其次，由于极化到Tafel直线段，所需电流较大，容易引起电极表面状态、真实表面积和周围介质的显著变化。因此要求每一次试验使用一个新的样品，不利于比较性研究[11]。弱极化法测量虽然避免了强极化法对腐蚀体系扰动过大、线性极化法由于近似处理存在的明显误差，但忽视了介质电阻等对测量的影响。影响腐蚀电位的因素主要有涂层电阻、因金属离子和OH-等腐蚀产物扩散缓慢造成的浓度梯度和缓蚀剂对腐蚀的抑制作用等。

针对线性极化法中极化电阻测量中存在的介质电阻影响，中科院金属所郑立群等人利用交流阻抗和弱极化相结合技术，在CMB-1510B等的基础上研制了CMB-4510测量仪，有效解决了线性极化技术及介质电阻存在的误差[12]，提高了试验结果的可靠性。