海水环境中金属材料腐蚀磨损及耐磨防腐一体化技术的研究进展

随着"建设海洋强国"战略的实施,发展海洋装备、建设海洋工程成为推进和实施国家海洋战略的重要内容。鉴于海洋装备长期服役于海洋环境,因此海洋工程材料的腐蚀损伤是不可回避的关键问题,尤其是海洋装备中的运转部件,如海水泵、阀、海水液压传动系统、水下作业机器手、深海勘探和开采装备等面临腐蚀与磨损的耦合损伤。基于此,针对典型金属材料在海水环境中的腐蚀磨损失效行为及机理,综述了服役工况、腐蚀介质、电化学及材料因素对典型金属材料(如不锈钢、钛合金、铝合金、镍合金)在海水环境中腐蚀磨损性能的影响,综合分析了服役工况、腐蚀介质浓度、p H值、外加电位与材料性能之间的关系,阐明了金属材料腐蚀磨损过程中腐蚀、磨损及其交互作用。在此基础上,对比了一系列耐磨与防腐一体化涂层技术,如PVD涂层、热喷涂涂层、电镀涂层及聚合物粘结涂层的腐蚀磨损性能及典型应用,分析了耐磨与防腐一体化防护材料对腐蚀磨损性能的优化机理,以期为解决金属材料的腐蚀磨损问题提供有益借鉴。     

钢质潜水器表面防护的研究和发展现状*

钢质潜水器的表面腐蚀问题是制约其安全服役的一个重要瓶颈。介绍了钢质潜水器材料及表面防护技术研究的国内外现状,着重从基体材料的选择、阴极保护和涂层保护三个方面进行了具体阐述,并提出潜水器材料表面防护的研发与改进方法。文中还针对提高潜水器防腐、抗疲劳性能的阴极保护法和涂层防护的技术进展,以及钢质潜水器表面防护的未来发展,提出了包括建立潜水器材料及其涂层与不同海洋腐蚀区域之间跨尺度损伤的映射关系、研发集防腐—抗疲劳于一体的复合防护涂层体系等建议。     

高熵合金涂层在压力容器腐蚀与防护的应用展望

腐蚀防护是压力容器在生产使用中的重要关注点,也是材料腐蚀防护的重要研究方向。目前压力容器使用的腐蚀防护方法,在使用过程中具有局限性。高熵合金涂层具有良好的综合性能和耐腐蚀性能,在金属材料腐蚀与防护方面具有优势。文章综述了不同元素添加高熵合金涂层的腐蚀性能研究现状,基于其优异的防腐蚀性能,展望了高熵合金涂层在压力容器腐蚀防护方面发展方向。     

建筑行业微生物腐蚀与防护研究进展

综述了导致混凝土材料和金属材料微生物腐蚀的研究现状,分别阐述了其微生物腐蚀的机理,包括混凝土生物硫酸腐蚀机制、金属微生物腐蚀的经典腐蚀机制和细胞外电子转移机制。概述了现有的建筑行业混凝土和金属材料微生物腐蚀及混凝土改性、制备保护涂层材料、添加杀菌剂等防护方法的研究进展,为后续建筑材料微生物腐蚀机制和防护技术的深入研究提供参考。     

管道内防腐技术现状与研究进展

介绍了石油管道内溶解氧、二氧化碳、硫化氢、以及二氧化碳和硫化氢协同腐蚀的机理。综述了油气管道内防腐技术,现阶段主要的处理方式是选择耐蚀金属材料或非金属材料、添加缓蚀剂、涂层防腐和衬里防腐。分析了各种内防腐技术的优缺点,认为管道内防腐在未来的发展方向是将基材选择、添加缓蚀剂、内涂镀层和内衬里技术进行综合,以减缓管道内的腐蚀。低碳钢表面镀镍层自纳米合金化技术,即是集中内防腐技术的综合运用,得到了表面无缝冶金结合的高耐蚀性能管材,是未来发展趋势的代表。     

应用熔结环氧涂装技术抗局部腐蚀

熔结环氧（SEBF）涂装技术目前已在许多行业重腐蚀环境下广泛应用,具有独特的腐蚀防护效果。针对SEBF涂层抗应力腐蚀（SCC）、疲劳腐蚀（CF）、焊接部位腐蚀及点蚀等局部腐蚀进行了测试及应用研究,结果表明,SEBF涂层可解决金属材料在腐蚀环境下局部腐蚀问题,试验及应用效果良好,其抗局部腐蚀效果明显,经济实用,特别是对异型复杂工件的防护具有其它常规防护方法无法比拟的优点。     

耐腐蚀氧化石墨烯复合涂层的研究进展

腐蚀问题会影响金属材料的安全性和耐久性,是造成工程装备和设施失效及破坏的主要原因,严重损害了经济发展和人身安全。涂层是最有效和经济的防腐措施,随着对涂层性能的要求越来越高,复合涂层材料受到科研工作者的广泛关注。石墨烯具有高导电率、高硬度和优异的阻隔性等性能,但同时具有疏水性和易团聚的特点。氧化石墨烯的结构与石墨烯相似,高长径比能够提供有效的阻隔性能,表面丰富的含氧基团为化学改性提供了反应位点,从而实现在基体中均匀分散的目的,是一种可用于增强涂层防腐能力的理想碳材料。首先介绍了氧化石墨烯的制备和化学改性方法,并且对比了不同化学改性方法的优缺点以及作用机制。然后分类阐述了氧化石墨烯复合防腐涂层的研究现状,探讨了氧化石墨烯含量、分散性和制备条件等因素对复合涂层的影响。最后从不同方面(制备工艺、分散技术、防腐机制和工程应用)分析了氧化石墨烯涂层存在的主要问题,并展望了氧化石墨烯涂层的发展方向。     

Zn-Ni合金防腐涂层技术研究进展

Zn-Ni合金涂层技术是近年发展起来的防腐涂层新技术,与锌涂层相比,该涂层具有十分优异的腐蚀防护性能。随着工业的发展,Zn-Ni合金涂层将会成为锌的替代性涂层,在钢铁腐蚀防护领域得到广泛应用,极具发展前景。文中介绍了用电镀、热浸镀、热喷涂和渗镀的方法制备Zn-Ni合金涂层的主要进展情况,讨论了Zn-Ni合金涂层的腐蚀防护机理,指出了今后应把开发Zn-Ni合金基材作为Zn-Ni合金涂层技术获得突破的关键,把开发Zn-Ni复合涂层作为扩大Zn-Ni合金涂层应用的手段,同时应加强对Zn-Ni合金涂层耐腐蚀机理的研究,为Zn-Ni合金涂层技术的研究和应用提供理论指导。     

SEBF/SLF重腐蚀防护涂层应用于典型飞机结构中防腐性能综合评定

针对典型飞机结构的局部腐蚀环境开展了加速腐蚀环境谱及加速腐蚀试验方法研究,为了综合评定SEBF/SLF重腐蚀防护涂层涂装在典型飞机结构中的防腐性能,对该涂层与现役飞机典型涂层进行了对比试验.结果表明,与现役飞机典型涂层相比,SEBF/SLF重腐蚀防护涂层的抗环境腐蚀性有明显改进.     

FPSO的腐蚀与防护

FPSO处于恶劣的海洋环境中,无论是船体还是上部模块腐蚀都非常严重。针对不同的腐蚀环境采取不同的腐蚀防护措施。对于FPSO船体的防腐措施一般是船体水线以下外表面采用涂层联合阴极保护,水线以上外表面采用涂层防护。对于FPSO上部模块的防腐措施主要包括材料选用、涂料保护以及容器内部的阴极保护。几种防腐措施联合使用,效果最佳。     

金属有机框架材料在防腐涂层中的应用进展EI北大核心CSCD

金属有机框架材料是由金属离子和有机配体自组装而成的多孔配位聚合物,具有大比表面积、结构功能可调、高孔隙率、高表面活性等优势,金属有机框架材料在金属防腐领域表现出巨大的应用潜力,然而还少有相关的研究综述,有必要对目前金属有机框架材料在金属表面防腐涂层领域的研究成果进行综述。系统总结近年来该领域的相关研究成果,以金属有机框架材料的自身特性和防腐机理为出发点,分类概述金属有机框架材料功能性填料在防腐涂层中的应用以及防腐转化膜材料的最新研究。相关研究结果表明:金属有机框架材料作防腐涂层的功能性填料或防腐转化膜能极大增强对金属的防腐保护,金属有机框架材料功能性填料可改善涂层的致密度与相容性,作为理想容器负载活性剂实现了涂层的自修复、腐蚀自预警等功能性;另外,直接在金属表面制备金属有机框架材料防腐转化膜实现了涂层的主动防护(物理阻隔效应)和被动防护(响应释放缓蚀剂),将金属有机框架材料应用在防腐涂层中增强了对金属的防护性能,延长了金属基体的使用寿命。讨论了金属有机框架材料在应用过程中存在的问题并提出可行的解决途径,对金属有机框架材料在金属防腐涂层领域的应用前景和发展方向进行展望。     

层状双金属氢氧化物耐蚀材料的研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)因其结构和组成的可调性、阴离子交换性等优异的物化性能,被作为腐蚀抑制剂的载体广泛应用于金属材料的防腐蚀领域。归纳总结了目前LDHs最普遍的制备方法,包括共沉淀法、水热合成法、原位生长法、旋转涂膜法以及焙烧还原法等及其优缺点。同时从LDHs材料的耐蚀机制出发,阐述了LDHs薄膜与LDHs作为填料对金属基底保护的层间阴离子交换机制,以及掺杂稀土离子、羧酸盐抑制剂、石墨烯及其衍生物、环氧富锌涂层等与LDHs的复合协同增强耐蚀机制。通过表面预处理以及化学改性制备疏水性表面可以增强耐蚀性能,分析了LDHs材料在制备与工作过程中存在的问题:LDHs制备技术不够完善,LDHs薄膜与金属基底的结合力弱,LDHs薄膜的机械性能较差,LDHs与有机聚合物难以均匀混溶等。最后展望了LDHs材料在耐蚀领域的发展方向。     

轻水堆包壳锆材服役环境下延寿策略及研究进展

综述了核反应堆用锆合金的涂层研究现状。主要论述了非金属类涂层、金属类涂层以及MAX相涂层。其中MAX相既具有金属的性质,又具有陶瓷的性质。分析了包壳材料服役环境下的腐蚀行为,包括正常工况下的过热水氧化腐蚀和含锂离子的水溶液腐蚀行为,同时也关注了离子辐照行为以及事故工况下的高温蒸汽腐蚀行为。现有涂层材料普遍具有局限性,研究多侧重于高温蒸汽腐蚀。出现了一些新材料,比如可形成致密氧化膜的MAX相、硅涂层等,但是其正常工况下的应用前景不明。相比而言,金属类涂层在抗腐蚀方面更具优势,然而其抗辐照行为和中子经济性尚待研究。目前单一涂层技术在满足抗辐照和中子经济性的基础上尚不足以同时满足正常工况和高温蒸汽下的抗腐蚀性和高稳定性。组合涂层或者多层膜技术逐步受到重视。多元涂层氧化过程中的元素迁移动力学行为以及涂层基体界面的微合金化对结合力的影响具有深远意义,目前该方面的研究有待突破。     

成膜温度对AZ91D镁合金表面植酸转化膜的影响

利用Tafel曲线、阻抗谱分析、NaCl水溶液点滴实验和扫描电镜观察等手段,研究了温度对AZ91D镁合金的植酸转化膜表面形貌及耐蚀性的影响.结果表明:当温度为25℃～35℃时转化膜的耐蚀性较好,温度过高或过低都会使转化膜的耐蚀性变差;转化膜表面的裂纹是在干燥处理过程中由于表层转化膜体积收缩而产生的;镁合金表面形成的植酸转化膜应属于电子导体,该层膜的形成阻碍了腐蚀介质与镁合金基体的接触,同时抑制腐蚀产物的扩散,对镁合金起到了较好的防护作用.     

金属镀金外壳抗盐雾腐蚀工艺的改进

目的解决金属镀金外壳在Na Cl盐溶液中表面出现锈蚀、外壳引线根部断裂的问题,提高外壳的抗盐雾腐蚀能力,解决外壳镀层抗蚀性差的问题。方法以盐雾腐蚀机理为依据,利用扫描电镜对镀金外壳在盐雾环境中的腐蚀形貌进行观测,分析镀层腐蚀形貌和金属基座(可伐合金)-玻璃绝缘子(电真空玻璃)-金属引线(可伐合金)封接形貌。从4个方面对工艺进行改进:控制金属镀层与基体材料的电位差,消除腐蚀原动力;提高镀层致密性,减少镀层孔隙率;控制外壳高温封接温度,抑制缝隙腐蚀;控制金属表面镀层厚度,防止镀层与基体间形成腐蚀通道。结果针对镀金外壳在盐雾环境中的腐蚀形态以点蚀、缝隙腐蚀为主的情况,通过优化镀镍工艺、镀金工艺,避免腐蚀发生时金属外壳表面形成大面积点蚀;优化高温退火温度为800℃,高温封接温度为900℃,可以抑制金属外壳缝隙腐蚀的发生。结论优化金属外壳退火温度、高温封接温度、电镀镍和金等工艺措施,提高了金属镀金外壳抗48 h盐雾腐蚀性能。     

长输管道外防护技术研究

本文从长输管道外腐蚀控制所需考虑的因素出发，结合国内外长输管道外防护技术的特点和防腐蚀层应用的现状，分析、比较了目前主要防护材料的防腐蚀性能。论述了复杂地形条件下，对管道外防护层的选择应综合考虑环境条件、施工条件及经济性因素。最后，对长输管道常用的几种外防腐涂层的应用提出了看法和建议。     

Verwendung nichtmetallischer Werkstoffe zur Verringerung von Korrosionsschäden

Use of non-metallic materials for reducing corrosion damage This paper discusses the application of non-metallic materials for corrosive working conditions. With regard to composite systems metal/non-metal many non-metallic materials nowadays have gained considerable importance. The paper concentrates on non-metallic coatings to protect metals against corrosion hazards. In particular, the groups of materials available, their properties, and the latest developments relating to coating processes are described in detail. It is demonstrated that composite structures have combined the properties of both groups of materials and thus opened up new possibilities for the future.     

AZ91表面熔滴涂覆Al涂层的研究

采用熔滴涂覆法,在AZ91表面制备了与基体冶金结合、且与涂覆原料性能相近的Al涂层。分析了涂覆界面附近区域的显微组织形貌、相结构及化学成分,并对显微硬度和耐蚀性进行了测试。结果表明,在熔滴涂覆过程中,Mg和Al元素发生了一定程度的扩散,但富Mg液相和富Al液相混溶的过程被限制在一个薄层区域内进行,所得Al涂层的化学成分、显微硬度及耐蚀性均与涂覆原料相近。这个结果说明,通过熔滴涂覆技术,可以制备成分可控的涂层,为利用现有耐蚀耐磨材料进行镁合金的表面防护提供了可能性。     

金属材料在含氯化物水基环境中的耐腐蚀性能

腐蚀,特别是海洋环境中发生的点蚀,导致材料服役寿命锐减并造成巨大的经济损失甚至环境破坏和灾难事故.在过去的十年中,针对材料在含氯化物水基环境的腐蚀行为开展了大量的研究工作.在此,综述从金属整体材料到包括有机涂层、金属及其合金或化合物涂层在内的表面处理的失效机理以及提高材料耐腐蚀性能和耐腐蚀?磨损性能的最新研究进展.其中...     

金属-石墨烯复合涂层研究进展

对石墨烯与各种材料的复合涂层进行了详细的介绍,主要包括金属-石墨烯复合涂层的制备方式、制备工艺、石墨烯的分散性以及石墨烯的添加对涂层性能的影响.电沉积、化学镀和电刷镀等制备方式都可以获得均匀致密的复合涂层,石墨烯的加入细化了涂层的晶粒,使涂层的微观形貌发生了一定的改变.石墨烯作为第二相粒子添加时,机械超声分散效果较差,一般通过添加表面活性剂再配合机械超声分散的方式来分散石墨烯,表面活性剂中的阴离子活性剂与阳离子活性剂配合使用分散效果较好.另外,还有一种保持石墨烯在溶液中浓度动态平衡的方法也有较好的效果.石墨烯作为第二相粒子加入金属涂层中,增强了金属涂层的导热、导电、耐磨、硬度和耐腐蚀等方面性能.最后,分析展望了金属与石墨烯复合涂层的发展趋势.