高速电弧喷涂铝涂层在模拟深水下的腐蚀行为

发布时间：2020-05-05 00:37

【摘要】：目的探究高速电弧喷涂铝涂层在深水压力环境下的腐蚀行为。方法利用电化学阻抗谱、扫描电镜微观形貌观察、物相衍射和红外光谱等锈层分析手段,分析高速电弧喷涂铝涂层在不同实验条件下的腐蚀行为,并对实验结果进行了对比研究。结果 3 MPa高压浸泡72 h的铝涂层表面腐蚀产物呈现疏松粉状,并出现了腐蚀坑洞,铝涂层快速失效。常压浸泡72 h后的铝涂层表面腐蚀较轻,常压浸泡720 h后的铝涂层表面则已被腐蚀产物完全覆盖。经XRD分析,三种条件下的铝涂层腐蚀产物基本一致。进一步利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析可知,3 MPa高压条件下,压力加速了碱式氯化铝水合物Al9Cl6(OH)21·18H_2O、Al5Cl3(OH)12·4H_2O等腐蚀产物的形成。这些腐蚀产物在高压下不能有效结合,且易于流失,致使涂层耐蚀性能快速下降。结论铝涂层在高压条件下形成的腐蚀产物不能有效覆盖在涂层表面阻止腐蚀介质侵入,导致铝涂层的耐蚀性能下降。
【图文】：

第46卷第12期童辉等：高速电弧喷涂铝涂层在模拟深水下的腐蚀行为·41·步长为0.02o。傅里叶红外光谱（fouriertransforminfraredspectroscopy，简称FTIR）测试采用德国布鲁克TENSOR27红外光谱仪进行测试，光谱分辨率为4cm1，波数范围为400~4000cm1。2铝涂层失效分析图1显示了在不同浸泡时间和浸泡压力下的铝涂层EIS。从图1a的阻抗模值曲线来看，铝涂层高压下的阻抗模值低于其在常压下的阻抗模值，相同的结论从图1b中也可以得出（高压浸泡下的涂层容抗弧较小）。从图1a的相位角曲线来看，常压浸泡72h和720h的曲线形状相似，这说明其腐蚀过程类似。但是，常压曲线和高压曲线则明显不同，这说明铝涂层在常压和高压条件下的腐蚀机理差别较大[13-14]。图1铝涂层在不同实验条件下的EISFig.1EISimageofAlcoatingsindifferentexperimentcondi-tions:a)Bodeplot,b)Nyquistplot铝涂层的腐蚀产物在不同浸泡时间和不同浸泡压力下的形貌差别很大，，如图2所示。试样在72h常压浸泡后，只有少量白色的腐蚀产物出现，这说明铝涂层只发生了轻微腐蚀。随着浸泡时间延长至720h，腐蚀形貌发生了很大变化，铝涂层表面覆盖了一层致密腐蚀产物，这些腐蚀产物的导电性很差，并且阻塞了腐蚀通道，所以铝涂层的阻抗模值增大了一个数量级。然而，高压浸泡下的腐蚀产物形貌和常压下的腐蚀产物形貌差异较大。在高压下浸泡72h后，涂层的腐蚀产物呈疏松粉状，且由于腐蚀产物的流失，涂层表面出现了腐蚀坑洞。这些粉状腐蚀产物在高压下不易牢固覆盖在涂层表面，并且不能有效阻挡腐蚀介质侵入涂层内部，涂层耐蚀性能变差。图2铝涂层在不同实验条件下的扫描电镜形貌Fig.2SEMimagesofAlcoatingsindifferenttestconditionsXRD图谱显示了铝涂层在三种条?

阻抗模值曲线来看，铝涂层高压下的阻抗模值低于其在常压下的阻抗模值，相同的结论从图1b中也可以得出（高压浸泡下的涂层容抗弧较小）。从图1a的相位角曲线来看，常压浸泡72h和720h的曲线形状相似，这说明其腐蚀过程类似。但是，常压曲线和高压曲线则明显不同，这说明铝涂层在常压和高压条件下的腐蚀机理差别较大[13-14]。图1铝涂层在不同实验条件下的EISFig.1EISimageofAlcoatingsindifferentexperimentcondi-tions:a)Bodeplot,b)Nyquistplot铝涂层的腐蚀产物在不同浸泡时间和不同浸泡压力下的形貌差别很大，如图2所示。试样在72h常压浸泡后，只有少量白色的腐蚀产物出现，这说明铝涂层只发生了轻微腐蚀。随着浸泡时间延长至720h，腐蚀形貌发生了很大变化，铝涂层表面覆盖了一层致密腐蚀产物，这些腐蚀产物的导电性很差，并且阻塞了腐蚀通道，所以铝涂层的阻抗模值增大了一个数量级。然而，高压浸泡下的腐蚀产物形貌和常压下的腐蚀产物形貌差异较大。在高压下浸泡72h后，涂层的腐蚀产物呈疏松粉状，且由于腐蚀产物的流失，涂层表面出现了腐蚀坑洞。这些粉状腐蚀产物在高压下不易牢固覆盖在涂层表面，并且不能有效阻挡腐蚀介质侵入涂层内部，涂层耐蚀性能变差。图2铝涂层在不同实验条件下的扫描电镜形貌Fig.2SEMimagesofAlcoatingsindifferenttestconditionsXRD图谱显示了铝涂层在三种条件下的腐蚀产物物相，如图3所示。由图可见，被腐蚀的铝涂层在三种条件下的物相组成没有变化，说明其腐蚀产物的种类基本相同。从XRD图谱上可以得出腐蚀产物的物相种类，但并不能解释腐蚀产物对阻抗模值变化的影响，因此采用FTIR分析是十分必要的。图4显示了铝涂层在三种实验条件下的FTIR曲线。由图可知，常压浸泡72h后腐蚀产物的FTIR

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