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针对飞溅区腐蚀防护的冷喷涂涂层制备及性能研究
| 论文题名： | 针对飞溅区腐蚀防护的冷喷涂涂层制备及性能研究 |
| 关键词： | 冷喷涂;涂层制备;腐蚀防护;钢结构构筑物;海洋平台;金属涂层;海洋环境 |
| 摘要： | 海洋环境是极其恶劣的，主要对海上钢结构构筑物（如舰船、海洋平台、港工设施等）产生严重腐蚀，尤其是飞溅区的腐蚀最为严重。目前海洋防腐蚀措施中采用金属涂层是最为有效的手段，较为常用的是Al及Al-Zn涂层，该类涂层在海洋环境下能够达到将腐蚀介质与基体隔离作用，并且能作为一种阳极涂层来保护钢材不受侵蚀，因此具有着广阔的应用前景。 本文采用CFD软件优化喷嘴尺寸参数，通过优化确定喷嘴喉部直径为4mm，扩张段长度为70mm,在选择不同出口直径的计算对比发现，当出口直径为8mm，扩张比为4时，气流速度达到最优，喷嘴内及外部气流速度平稳，无明显的激波产生。计算结果表明:喷嘴扩张长度段越长，粒子到达出口时的速度越大，并能在一定程度上限制粒子的发散程度。 本研究中，通过冷喷涂制备了Al、Al-Zn、Al-Al2O3、Al-Zn-Al2O3不同成分的涂层。研究表明，选择粒度较小的粉末所制备的涂层致密度更高，粒子发生的变形程度更剧烈，涂层表面具有相对较低的粗糙度;对冷喷涂Al-Zn复合涂层而言，在涂层中掺入的Zn含量比例愈大，涂层表面更平整，厚度更均匀，孔隙率更低。结果还表明，掺入Zn会提高涂层的硬度，但随着粉末中Zn比例的增加，粉末粒子的沉积效率却明显降低;当掺入一定比例的Al2O3颗粒，Al颗粒产生了更充分的变形，但是涂层中出现少量Al2O3颗粒破碎情况，从涂层的整体来看，除了Al2O3颗粒造成的缺陷外，涂层孔隙率较低。 通过金相显微镜观察腐蚀后的涂层，结果表明:三种涂层表面均发生了不同程度严重腐蚀，冷喷涂Al涂层有效地隔离了腐蚀介质渗透到涂层与基体交界处，冷喷涂Al-50％Zn涂层发生腐蚀的区域集中在涂层表面，基体处仍完好无损，而冷喷涂Al-50％Al2O3涂层发生腐蚀的区域较多。从涂层的腐蚀电位变化结果表明，冷喷涂Al-50％Zn涂层的腐蚀电位最为稳定。冷喷涂Al及Al-Al2O3涂层的电位变化趋势基本相同，在较长的时间内均存在一定的波动。极化曲线的研究表明，涂层的初始自腐蚀电流密度较大，随着浸泡时间的延长逐渐减小，其中冷喷涂Al-50％Zn涂层的腐蚀电流最大，同时涂层出现钝化现象的时间较早，有可能是Zn发生了快速地腐蚀行为，腐蚀产物的覆盖减缓了腐蚀进行速度;浸泡后期，冷喷涂Al-50％Al2O3涂层的自腐蚀电流最大，表明腐蚀介质穿透腐蚀产物进入到涂层内部发生了快速腐蚀。从涂层的电化学阻抗谱特征曲线来看，冷喷涂涂层的腐蚀过程中存在传质现象， Al-50％Zn涂层具有更为稳定的耐腐蚀性能，整体的腐蚀防护效果较佳。 |
| 作者： | 朱海彬 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈景锋;郭学平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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