表面防护技术对混凝土结构耐久性能的影响

碳化及其导致的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土耐久性的重要因素。比较了混凝土表面浸渗、涂料涂覆及浸渗＋涂覆复合防护3种表面技术,开展了对混凝土防护的研究。通过碳化试验、紫外/冷凝加速气候老化试验以及混凝土内置钢筋电化学测量等检测手段,研究了3种表面防护技术对混凝土保护性能影响。结果表明,采用硅烷浸渗＋水性氟碳涂层的复合浸涂处理,可明显提高钢筋砼结构耐久性。     

NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层的盐雾腐蚀行为

目的 研究NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀行为。方法 采用SEM、XRD、EDS、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱等对Zn-Al涂层的形貌、物相、成分结构进行分析。通过电化学曲线探究Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀机理。结果 在NdFeB磁体表面制备的环保型Zn-Al涂层的耐盐雾腐蚀时间不少于1 000 h。在盐雾腐蚀环境中,Zn-Al涂层表面逐渐被白锈覆盖,失去金属光泽,腐蚀至1 126 h时,Zn-Al涂层表面出现红色锈点,涂层微观组织呈蜂窝状结构,并出现微裂纹。腐蚀产物由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O、Al_(9)SiAl_(12)(OH)_(18)(AlO_(4))(Si_(5)O_(16))Cl、Fe_(2)O_(3)和极少量的Zn、Al组成。腐蚀前期,Zn-Al涂层表面的钝化膜、硅烷膜起保护作用;随腐蚀进行,膜层破坏暴露出片状金属粉,金属粉活化,涂层发挥牺牲阳极保护作用;腐蚀后期,腐蚀介质通过涂层微裂纹穿透涂层至磁体,涂层牺牲阳极的保护作用和物理屏蔽保护作用显著减弱,直至失效。结论 环保型Zn-Al涂层可显著提高NdFeB磁体的耐中性盐雾腐蚀性能。     

交流干扰下碱性环境中富锌环氧涂层失效机制研究

目的 揭示碱性环境下交流干扰对富锌环氧涂层失效机制的影响.方法 以富锌环氧涂层为研究对象,以X80钢为基体,手工涂敷形成带涂层的X80钢样品,通过五点测试法确定涂层厚度为(25±5)μm,施加交流干扰电压.通过电化学测试,研究涂层样品在3％(质量分数)NaOH溶液中随浸泡时间的电化学阻抗变化特征,揭示交流电对富锌环氧涂层的作用机制.结果 在碱性环境下,锌粉更有利于活化,但是反应速率也更快,导致活化的锌粉表面能够迅速形成腐蚀产物Zn(OH)2和Zn(OH)42-,阻止锌粉之间的电连接,同时基体Fe在碱性环境中容易发生钝化,极大地减弱了涂层与金属基体的湿结合力.当交流干扰存在时,活化锌粉的反应过程非常迅速,以至于不能形成有效的电连接和阴极保护.结论 交流干扰能够抑制锌颗粒的活化过程(ZnO→Zn(OH)2/Zn(OH)42-),促进活化锌颗粒的反应过程,削弱锌的阴极保护作用.     

碳化条件下混凝土中钢筋腐蚀pH阈值研究

目的 确定碳化条件下几种典型缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中钢筋的腐蚀pH阈值范围。方法 采用电化学阻抗谱法,对不同pH、不同配制方法的缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中的钢筋试片进行电化学测量,选用不同的等效电路进行拟合,对测量中钢筋试片发生的电化学过程进行简要阐述。结合阻抗谱测量结果、等效电路拟合结果及工作电极典型宏观形貌,判断钢筋试片腐蚀状态,给出不同溶液对应的钢筋腐蚀pH阈值范围。结果离子环境不同,各缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀pH阈值均存在一定差异,位于9～10.5不等。结论 混凝土碳化引入的HCO₃~–和CO₃^2–对钢筋腐蚀有促进作用。混凝土孔隙液pH越低,钢筋腐蚀越容易发生。因此,仅根据pH判断混凝土中钢筋腐蚀状态的方法并不可靠。     

钢筋混凝土实际海洋环境下的腐蚀

目的研究钢筋混凝土在实际海洋环境中的腐蚀行为。方法记录浸泡在青岛水域1 a时间内钢筋混凝土表面生物的附着情况,并通过XRD等测试手段分析海洋环境中的污损生物对混凝土基体表面组分腐蚀行为的影响。通过测试氯离子含量,监测钢筋在实际海洋环境下的临界氯离子含量,同时通过动电位极化,比较钢筋在海水中腐蚀1 a的点蚀电位和极化电阻等电化学参数,通过SEM观察钢筋表面腐蚀形貌,监测钢筋的腐蚀情况。结果海洋污损生物导致重金属元素在混凝土表层富集,钢筋混凝土在实际海洋环境下的临界氯离子含量为0.375%,钢筋混凝土在实际海洋环境下180 d钝化状态消失,产生局部腐蚀。结论海水中的生物主要是对混凝土表层的物质产生了影响,但并未对钢筋的腐蚀产生影响。导致钢筋产生腐蚀的主要因素在于氯离子的渗透。     

涂层技术在环卫车辆上的应用

环卫车辆往往在恶劣的工况下工作,箱体由于接触腐蚀介质和摩擦而导致表面腐蚀和磨损。利用电弧喷涂技术分别在洒水车箱体和垃圾压缩车内壁制备Zn Al15合金涂层和3Cr13不锈钢涂层,对洒水车和垃圾压缩车箱体进行有效的防护,可以取得良好的经济和社会效益。     

改性环氧有机涂层的电偶腐蚀行为模拟分析

目的 实现二氧化钛-还原氧化石墨烯改性环氧防腐涂层在海洋工程应用下的电偶腐蚀行为分析。方法 以还原氧化石墨烯、二氧化钛为纳米填料,制备改性环氧防腐涂层,并以此涂层为模型,利用有限元计算软件,研究改性环氧涂层存在微观缺陷情况下,涂层抑制金属电偶腐蚀的作用规律。结果 改性环氧涂层可以有效抑制金属电偶腐蚀问题。计算研究了缺陷涂层在不同孔洞宽度和分布状态下,涂层对电偶腐蚀的抑制程度。当缺陷涂层孔洞宽度为500 μm,阴阳面积比为2︰1时,电位差最小为1.05×10^–6 V,可以有效抑制电偶腐蚀。结论 二氧化钛-还原氧化石墨烯的添加,可以填补涂层空隙,阻碍水渗透,有效提高环氧涂层的防腐性能。利用有限元模拟计算可得,涂层破损时会发生局部严重腐蚀,最终造成工程结构的失效。     

热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究

目的 研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。方法 采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。在0～540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn₆Al₂(OH)₁₆CO₃·H₂O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_0.70Al_0.30(OH)₂(CO₃)_0.15·x H₂O、Zn_0.71Al_0.29(OH)₂(CO_3<...     

Al/BN封严涂层在盐雾环境中的腐蚀性能及表面特征研究

目的 研究Al/BN封严涂层在海洋环境下的腐蚀历程。方法 使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学等测试方法,对Al/BN封严涂层在盐雾环境中的腐蚀行为、形貌、显微结构、相组成及耐腐蚀等性能进行研究,分析Al/BN封严涂层在盐雾试验中的电化学腐蚀过程。结果 在96 h盐雾试验中,Al/BN封严涂层的腐蚀过程分为2个阶段,分别为孔蚀形成期和孔蚀发展期。在前72 h的盐雾腐蚀时间里,Al/BN封严涂层的腐蚀产物对于孔洞的堵塞越来越严重,自腐蚀电流密度也处于下降状态,表明Al/BN封严涂层的腐蚀产物有效地阻止了腐蚀速度的加剧。在第2阶段,阻抗值有所下降,是因为腐蚀产物龟裂或孔洞内局部酸化造成。结论 Al/BN涂层的腐蚀产物对Al/BN封严涂层的自腐蚀速率有比较大的影响。     

离子镀铝与离子液体电镀铝涂层性能对比研究

目的对比研究离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层的性能。方法针对高强度钢表面环保表面处理的需求,对比研究300M钢表面离子镀铝和离子液体电镀铝两种涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对两种涂层的表面、断面微观形貌和成分进行表征;采用原子力显微镜(AFM)对两种涂层表面三维形貌和粗糙度进行观察和测量;采用电偶腐蚀测试两种涂层与铝合金的电偶腐蚀性能;采用缺口试样拉伸方法检测两种涂层对300M钢基体氢脆性能的影响;采用5%Na Cl人工海水周浸试验的方法检测两种涂层的耐蚀性能,与电镀镉钛镀层进行对比,采用电化学方法对涂层试验前后的阻抗谱特性进行检测分析。结果两种涂层表面形貌存在较大差异,离子镀铝经过致密化处理后,表面为均匀的圆饼状形貌,致密度很高,粗糙度约为0.88μm,而离子液体电镀铝涂层表面则为圆顶状的凸起物组成,没有明显的孔洞缺陷,粗糙度约为0.71μm;电偶腐蚀测试显示,两种涂层都能够与铝合金相容连接;缺口试样的拉伸试验结果显示,两种涂层的对基体的氢脆性能没有影响;腐蚀试验结果显示,两种涂层对于300M钢基体都具有良好的保护效果,与传统的电镀镉钛相当,具备了未来替代镉类镀层的潜质。结论两种涂层均匀致密,没有明显的气孔、裂纹等缺陷,电偶腐蚀性能优异,对300M钢基体都不会产生氢脆隐患,耐蚀性能优异。     

环氧富锌涂层对AZ91D镁合金的腐蚀防护能力研究

目的研究环氧富锌涂层对AZ91D镁合金的腐蚀防护能力。方法采用机械喷涂法在AZ91D镁合金表面制备一种保护性的环氧富锌涂层。采用电化学阻抗谱(EIS)研究环氧富锌涂层在0.5 mol/L的Na2SO4腐蚀溶液中的电化学腐蚀行为及其对镁合金的腐蚀防护能力。结果浸泡初期,环氧富锌涂层的阻抗谱中只出现一个时间常数,暗示着环氧富锌涂层优异的阻挡层作用;浸泡48 h后,环氧富锌涂层阻抗谱中出现两个时间常数,高频和低频时间常数分别对应环氧富锌涂层中高聚合的介电性质和锌粉的活性溶解;浸泡336 h后,环氧富锌涂层仍具有很高的阻抗模值,表明此时环氧富锌涂层对镁合金仍能提供良好的腐蚀防护。结论环氧富锌涂层在0.5 mol/L Na2SO4腐蚀溶液中能对AZ91D镁合金提供很好的腐蚀防护。     

Zn-Al和Al-RE热喷涂涂层的耐蚀性研究

使用高速电弧喷涂技术在Q235钢表面制备了Zn-Al和Al-RE涂层。分别研究了Zn-Al和Al-RE两种涂层在铜加速醋酸盐雾实验中的耐蚀性能。通过扫描电子显微镜分析了Zn-Al和Al-RE涂层腐蚀前后的微观组织形貌,结果表明Zn-Al涂层的耐蚀性能优于Al-RE涂层。     

新疆伊犁特克斯河山口水库中的材料制品腐蚀研究

目的了解不同涂层体系及金属材料在新疆伊犁特克斯流域的腐蚀行为,为特克斯河流域水利开发提供设计依据。方法通过实地投放金属涂层制品、涂层体系及金属材料,并按周期取样观察对比。结果获得了8种金属涂层、14种金属与封闭涂层、5种富锌涂料体系、10种复合涂层体系、2种碳钢材料和5种不同不锈钢和碳钢面积比偶合件0.5,2 a的试验结果。结论喷锌层是该水库中最适合的金属涂层;环氧封闭是表现最好的封闭涂层;环氧富锌是最好的富锌底漆;氯化橡胶、环氧沥青、环氧面漆、无溶剂耐磨环氧表面良好,适合用作面漆;脂肪族聚氨酯面漆、氟碳面漆不适合用于水下;可复涂聚氨酯用作面漆应视涂层体系谨慎使用;碳钢腐蚀速率和不锈钢与碳钢偶合件面积比之间存在显性的线性关系,不锈钢比例越大,碳钢腐蚀速度越快;镀锌层对钢丝绳有明显的保护作用,比未镀锌钢丝绳腐蚀较轻。     

沿海地区输电铁塔防护涂层耐腐蚀性能研究

目的研究沿海地区输电铁塔防护涂层体系的腐蚀失效行为,评估涂层的防护性能,为铁塔防护涂层寿命体系评定和修复提供试验依据。方法分别采用热镀锌、热镀锌/冷涂锌复合涂层、热镀锌/带锈环氧涂层三种技术方案,对铁塔角钢材料进行防腐保护,采用中性盐雾方法模拟沿海环境对试样进行耐蚀性测试,通过试样表面形貌观察、极化曲线、以及阻抗谱等电化学手段对保护效果进行评价。结果热镀锌、热镀锌/冷涂锌复合涂层在盐雾150 h出现大面积腐蚀,热镀锌/带锈环氧涂层在盐雾2000 h未发生明显腐蚀。结论热镀锌/带锈环氧涂层的耐蚀性能优于热镀锌/冷涂锌漆和热镀锌涂层。     

沿海钢结构设施的防腐研究

针对沿海钢结构设施的腐蚀情况及目前常用防腐涂料的性能,优选了3种重防腐涂料——环氧富锌底漆、环氧玻璃鳞片中间漆、聚氨酯面漆。讨论了环氧树脂、锌粉、玻璃鳞片、聚氨酯改性树脂的选择方法,并提出了适合涂料涂装的表面处理技术和施工工艺。     

金属喷涂层在青海盐湖水中的腐蚀初探

喷锌、喷铝、喷锌铝合金三种保护层材料在青海格尔木盐水湖进行1年暴露试验,采用电化学方法研究了该金属喷涂层材料的腐蚀情况,并将其与碳钢的实验结果相对照,初步探讨了其耐蚀机理。     

梯度化环氧涂层的制备与结构研究

目的提高环氧涂层的耐候性能,简化多层涂层体系的施工工艺。方法以氨基官能团硅树脂和聚酰胺为固化剂,共同固化环氧树脂,利用硅树脂中聚硅氧烷链段的表面迁移特性,制备得到一种聚硅氧烷/环氧梯度化层,探讨制备过程中硅树脂的用量和所用溶剂对涂层组成和结构的影响规律,采用扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)、水接触角等方法对涂层结构进行表征。结果选用氨基官能团硅树脂与聚酰胺质量配比为2:8、二甲苯和正丁醇质量配比为1:1作为溶剂,得到的复合涂层表面富集聚硅氧烷链,同时底面含大量聚酰胺链段,具有链段分布的梯度化的结构。该梯度化清漆涂层经960 h盐雾老化后,无起泡、开裂、锈蚀等现象发生,具有优良防腐性能;经960 h人工加速紫外老化,失光率与色差仅为1%和8.9%,耐候性能优于常规环氧涂层。结论通过氨基官能团硅树脂和聚酰胺共固化,使环氧涂层表面富集聚硅氧烷链段,形成梯度化结构,具有耐候、防腐一体化的功能。     

陶瓷涂层性能影响因素及工艺优化研究

为了提高Al2O3陶瓷涂层的综合性能,对陶瓷涂层性能影响因素进行了正交试验设计。以磨损量、结合强度和耐腐蚀性为评价指标,得出了在Al2O3陶瓷颗粒粒径为160目,颗粒填入量为125%,涂层厚度为1 mm时,综合性能最好。同时利用差示扫描量热（DSC）技术推算出胶粘剂体系的最佳固化工艺为50℃（1h）→100℃（2 h）→225℃（1h）;采用磷酸阳极化（PAA）方法对铝合金基体表面进行处理,使其与涂层之间获得最好的结合强度。     

压气机叶片用耐冲刷防腐有机涂层的制备及性能研究

目的 提高压气机叶片有机涂层的耐冲刷和防腐性能.方法 以氨基改性环氧树脂为粘接剂,通过加入高硬度Al2O3填料以及其他着色、防锈颜料,并充分分散,制备一种具有耐冲刷防腐功能的有机涂层.通过摆杆硬度测试、磨耗测试、冲刷测试、腐蚀测试及其他力学性能测试,对耐冲刷防腐有机涂层的综合性能进行评价,对比高硬度Al2O3填料含量对涂层性能的影响.结果 添加高硬度Al2O3填料,有效提高了涂层的硬度、耐磨耗性和冲刷性.当添加量为15％(质量分数)时,性能达到最优,硬度为0.92,冲刷失效时间为常温的475 s和高温的385 s,相比未添加氧化铝时,性能提高了300％以上.进一步添加氧化铝填料将对涂层形貌和粗糙度有较大劣化影响,硬度和耐冲刷性都相应降低,但耐磨耗性数据却在不断提高,涂层的摆杆硬度更能反映真实的耐冲刷能力.研制的耐冲刷有机涂层综合性能优异,相比渗铝等无机涂层工艺,该涂层还具有腐蚀防护的特性.结论 高硬度Al2O3填料的加入可以有效提高涂层的耐冲刷能力,但需控制添加量,以免影响涂层的粗糙度,有机耐冲刷涂层的腐蚀防护性能相比传统无机涂层具有明显优势.