耐腐蚀涂层应用介绍

热喷涂耐腐蚀涂层的选择是一项复杂的系统工程，其性能要求由零件具体的工作状态、温度、环境及接触的腐蚀介质共同决定。腐蚀环境多样，可能包括水溶液、各类化学介质或气体，温度范围宽广，甚至在燃气条件下，燃烧产物也可能参与反应，形成复杂的腐蚀工况。针对这些挑战，热喷涂防腐蚀主要依赖以下三种机理，并由此发展出不同类型的涂层：

1. 防腐蚀的三大基础机理

（1）排斥腐蚀环境：其核心依赖于涂层本身不与腐蚀介质发生反应，同时具备极低的渗透性，从而像一道物理屏障将基体与腐蚀环境隔离。

（2）防止电化学腐蚀：当涂层无法完全隔绝电解质时，关键在于利用涂层与基体金属的电化学关系进行保护。通过对比两者的标准电极电位（例如，常见金属中镁Mg的标准电位为-2.38V，锌Zn为-0.763V，铁Fe为-0.44V，而铜Cu为+0.47V），可以设计保护策略：选择电位比基体更负的涂层材料（如锌、铝）作为“牺牲阳极”，通过自身优先腐蚀来对基体（如钢）提供阴极保护；或选择电位更正、自身极其稳定的材料（如某些陶瓷）作为惰性阻挡层。

（3）抑制腐蚀作用：针对热喷涂层固有的微小孔隙，通过填充密封剂或腐蚀抑制剂来消除腐蚀介质渗透的通道，这是提升涂层长期耐蚀性的关键后处理步骤。较薄的涂层经过妥善封孔后，往往能达到完全排斥腐蚀环境的效果。

2. 主要耐腐蚀涂层类型及应用

基于上述机理和不同的腐蚀环境，耐腐蚀涂层主要分为以下几类：

（1）耐大气腐蚀涂层：用于暴露于户外或室内大气、但非浸没状态的金属。其评定以户外暴露结果为准，需抵抗风、雨、阳光及气候变化。具体包括：耐工业气氛涂层：能承受含烟尘或化学烟雾（如大城市、重工业区）的恶劣空气。耐海洋气氛涂层：能承受沿海或盐雾条件下载盐潮湿空气的腐蚀。耐农村大气涂层：用于污染物较少的乡村环境。常用材料与工艺：此类涂层常采用电弧喷涂（含高速电弧喷涂）或火焰喷涂锌、铝来制备。锌、铝涂层通过自身牺牲的阴极保护作用，为钢结构提供长效防护。

（2）耐浸渍腐蚀涂层：用于金属全部或部分、连续或间断浸没于液体中的环境。具体包括：耐食用淡水涂层：要求不改变水的化学成分，确保饮水安全。耐非饮用淡水涂层：用于PH值5-10、水温不超过52℃的淡水。耐热淡水涂层：用于PH值5-10、水温52-204℃的非饮用淡水。耐盐水腐蚀涂层：用于浸没于静止或流动的盐水或海水中。化学和食品工业用涂层：要求耐油、燃料、溶剂及各种食品腐蚀，且不改变食品成分与味道。常用材料与工艺：此类涂层同样广泛采用电弧或火焰喷涂锌、铝来实现防护。

（3）耐化学腐蚀涂层：用于承受各种酸、碱、盐的溶液、蒸汽或固体腐蚀的极端环境。这是对材料要求最高的一类。常用材料：主要包括铁基、镍基、钴基合金（如哈氏合金、因科镍合金）、自熔性合金、有色金属（如钽）、氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化铬），以及碳化铬、碳化钨等金属陶瓷。关键工艺要点：由于此类涂层直接面对强腐蚀介质，且所有热喷涂层都存在一定孔隙，因此涂层必须进行严格的填充密封处理，且密封剂本身也必须能耐受特定化学介质的腐蚀。通常，大气等离子喷涂（APS） 或超音速火焰喷涂（HVOF） 是制备此类致密、高性能涂层的主要方法。

3. 选材与工艺的核心考量

在实际应用中，选择耐腐蚀涂层需遵循系统性的方法：首先，精确分析腐蚀环境（介质、浓度、温度、压力、是否磨损等）是出发点。其次，根据环境选择防护机理（是牺牲阳极、惰性屏障，还是两者结合）。接着，依据机理和工况初选涂层材料，并务必考虑涂层与基体的电化学匹配，避免因电位不当而加剧腐蚀。最后，根据材料特性选择合适的喷涂工艺（如牺牲阳极常用电弧喷涂，高性能合金陶瓷常用等离子或HVOF喷涂），并规划必要的后处理与封孔方案。通过这一系列决策，才能确保涂层体系在复杂环境下的长期可靠防护。

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