文 献 综 述

1、课题研究的背景及意义

为进一步增强各种材料在恶劣环境下的耐蚀性能,需对材料进行表面处理,如化学转化膜处理、离子注入和激光表面处理、有机涂层处理等以延长材料的寿命。热喷涂技术应用广泛,纯铝或各种金属复合涂层已广泛应用于钢铁或镁合金基体上,多以牺牲阳极保护作用与隔离作用相结合的方式对基体起到良好的保护作用。纯铝涂层形成的氧化膜均匀、致密,且制造成本低,机械性能高。由于电弧喷涂技术具有生产效率高、涂层性能优异、可大面积施工、可在野外现场施工作业,安全、经济等优点^[1-2]。

20世纪80年代以后,随着电弧喷涂设备和技术的发展成熟,电弧喷涂长效防护涂层的应用和研究逐渐占据了主要地位^[3-4],在工业应用中,通常采用电弧喷涂进行大面积喷涂,采用火焰喷涂进行局部的修补。电弧喷涂铝涂层或铝镁合金涂层对海洋等环境下工作的钢铁结构设施具有很好的保护作用。虽然电弧喷涂铝涂层具有很好的保护功能，但是铝涂层本身的耐腐蚀能力的强弱是决定其保护功能的关键。经研究发现在涂层表面较大的微区缺陷(孔隙、蚀坑等)，喷涂层中的孔隙通常包括表面孔（开孔）、封闭孔（盲孔）和穿透孔（通孔）。通孔是指从涂层表面一直贯穿至基体表面的孔隙而表面孔则是指气孔在涂层表面敞开的,但并不贯通整个涂层乃至达到基体表面盲孔,是藏在涂层内部,外表面封闭的气孔,该类气孔占的比例最大。大部分处于涂层某一层面,少部分贯通达到基体。当涂层用于耐腐蚀时,若涂层中有表面孔或盲孔存在,腐蚀介质不能直接到达基体表面,则其不能直接使基体发生腐蚀而若涂层中存在通孔,则腐蚀介质会通过孔隙直接到达被保护基体的表面,使涂层与基体发生化学或电化学侵蚀,腐蚀产物在界面积累,会使涂层龟裂,脱落,从而导致涂层失效。腐蚀介质容易渗入陶瓷涂层孔隙中从而破坏陶瓷涂层中的通孔,最终造成的结果是破坏粘接底层直至腐蚀基体,因此必须对涂层进行封孔处理,减少涂层表面的开孔数目^[5]。使涂层密封能力提高,复合涂层界面阻抗增大,从而提高耐蚀性^[6]。

2.涂层孔隙的研究进展

所谓封孔是采用刷子或者喷涂机器使封孔剂浸透孔隙，填充到孔隙中,这样在强化内部的同时，表面也变得光滑，多余的封孔剂就变成了涂层。封孔剂应满足以下条件：足够的渗透性和较高的固体成分含量；耐化学溶剂的作用；能经受一定的机械作用；在工作温度下性能稳定。即封孔剂不能在操作温度下发生熔化、蒸发或分解等物理变化；不与涂层或基体发生化学反应；不降低涂层或基体金属的性能；施工时保证安全。根据以上要求，一般选用有机涂层作为封闭材料^[7]。

封孔技术的关键在于所用的封孔剂，国内对喷涂层的封孔材料的研究还是刚刚起步,有关封孔效果及测试方法还暂无报导。世界上首家向市场推出系列化封孔剂产品是美国METCO公司(现SULZER METCO)，其封孔剂系列已有相当规模，并成功使用多年。我国尚未形成系列化、规模化的封孔剂产品。封孔剂的要求一般为：

有良好的渗透性,需要封孔剂溶液的粘度低,容易渗入涂层孔隙中。但是粘度不能过小,不然溶胶中的固含量较少,不能起到较好的封孔作用,而且成膜也较困难。

具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性。腐蚀介质很容易渗入涂层孔隙中,封孔剂的抗蚀能力过弱,容易破坏粘接底层直至腐蚀基体导致涂层失效。

容易固化,与涂层结合牢固,要能经受一定的机械作用,防止脱落或碎裂。

在适用工作温度下性能稳定,防止封孔层发生熔化、蒸发或分解等物理变化,在工作环境下应与涂层和基体保持化学稳定性。

使用操作方便,安全无毒^[8,9]。