機載產(chǎn)品海洋鹽霧腐蝕及防護措施

許思夢

摘要：為保證現(xiàn)代機載產(chǎn)品能夠在復雜多變的海洋環(huán)境中高效的工作，產(chǎn)品零件一般選用強度高、工藝成熟、加工性能優(yōu)良的合金金屬材料。本文介紹了金屬在海洋環(huán)境下的腐蝕機理、特點及防護措施。

關鍵詞：鹽霧;腐蝕;防護措施

金屬材料機載產(chǎn)品中被廣泛使用，海洋環(huán)境復雜多變，尤其是防鹽霧腐蝕，是保證機載產(chǎn)品適應海洋環(huán)境的關鍵，有效提高產(chǎn)品可靠性。金屬材料在海洋中容易發(fā)生腐蝕，影響產(chǎn)品的可靠性，為保證機載產(chǎn)品的高可靠性，必須采用有效的防護措施。從而提高產(chǎn)品的可靠性。

1.海水腐蝕的機理

海水是一種含有多種鹽類近中性的電解質(zhì)溶液，并溶有一定氧，這就決定了機載產(chǎn)品采用金屬材料較易發(fā)生吸氧腐蝕，因合金金屬浸入海水中，其表面層物理化學性質(zhì)的不均勻性，如成分的不均勻，以及界面處海水物理化學性質(zhì)的微觀不均勻性，導致金屬容易在表面形成許多微電池，金屬易發(fā)生局部腐蝕，電位低的陽極區(qū)域發(fā)生氧化反應，根據(jù)腐蝕原因得出合金發(fā)生的電化學腐蝕：陽極：R→Rn++ne在電極電位相對較高陰極區(qū)域發(fā)生氧的還原反應：陰極：O2+H2O+4e→4OH-除鎂合金以外，其他所有的合金金屬材料在海洋鹽霧環(huán)境中都易發(fā)生陽極電化學反應，加速腐蝕，金屬材料在海水環(huán)境中容易發(fā)生腐蝕，有規(guī)律的整體腐蝕是可以通過設計保證在壽命期限內(nèi)的性能及強度要求，但對于可能發(fā)生的局部腐蝕就難以預防，為保證產(chǎn)品的可靠性，需要了解金屬材料在海水中可能發(fā)生的局部腐蝕，在設計過程中加以規(guī)范，具體如下：

電偶腐蝕：在海水鹽霧環(huán)境中，產(chǎn)品零件中如果存在不同的金屬相互接觸，局部存在電位差，形成原電池，就容易發(fā)生電化學反應，電位相差越大，腐蝕速度就越大。

晶間腐蝕：金屬材料的成分不均勻，相的不均勻，晶間存在缺陷，易發(fā)生腐蝕。應力腐蝕：在局部受力，特別拉應力的情況下，金屬材料在特定的環(huán)境條件下有可能發(fā)生應力腐蝕。

縫隙腐蝕：零部件存在大小不同的縫隙，特別是在0.025～1mm之間的縫隙，流體易形成滯留狀態(tài)，非常容易腐蝕，產(chǎn)品設計時應盡量避免有縫隙。小孔縫隙：因為有些金屬有自鈍化特性（如鋁合金），在海洋鹽霧環(huán)境中易形成“白斑”。

磨損腐蝕：腐蝕性流體和金屬表面間的相對運動，引起金屬的加速磨損和損壞，一般這種運動的速度很高，同時還有可能發(fā)生機械磨損。

2.防護措施

針對金屬在海洋環(huán)境條件下的腐蝕機理，不同的局部腐蝕采取不同的防護措施，達到防護目的。

2.1合理的選材

選材時既要考慮材料的機械性能和工藝性，又要考慮材料的耐蝕性和經(jīng)濟性，如在鋁合金系列應優(yōu)先選擇耐蝕性較好的鋁鎂系、鋁硅鎂系，由于產(chǎn)品不是由單一金屬材料組成，應考慮各零部件材料的電位序列，盡可能選擇電位差較小的金屬。在機載產(chǎn)品中一般允許的金屬電位差小于0.25V。如結構件選用少量的材料，可以選擇在海洋鹽霧環(huán)境耐蝕的金屬，如：不銹鋼、鈦合金、鎳基合金。以下對常用材料的一些分析：

2.1.1鋁和鋁合金

鋁及鋁合金由于具有密度小、塑性好，機械性能優(yōu)良，在機載產(chǎn)品中大量使用，對強度要求不高的殼體、支架等采用，但由于鋁元素比較活波，鋁及鋁合金在海水中容易腐蝕，為了保證產(chǎn)品的可靠性，鋁及鋁合金一般要先在表面防護處理，才能使產(chǎn)品零件具有防腐蝕能力。

2.1.2鈦合金

鈦合金具有強度高、密度較小、耐蝕性好，近年來受到廣大設計師的青睞，但鈦合金價格成本較高，一般在關鍵部件選用。

2.1.3不銹鋼

不銹鋼強度高、耐磨、耐腐蝕、易加工，但由于密度較大，限制了這類材料在機載產(chǎn)品上的應用，尤其最近復合材料的快速發(fā)展，在一些地方被大量替代。

2.2結構設計

設計零件時在滿足技術條件的前提下，盡可能減少死角、棱角、焊接缺陷和縫隙，有利于零件防腐，特別是縫隙尤其難以預防。在無法避免異種金屬接觸是應考慮隔開材料，可以考慮添加非金屬墊片等。

2.3表面防護

機載產(chǎn)品要考慮整機的電磁兼容及散熱，僅僅靠材料本身很難達到海洋環(huán)境下的三防要求，通常對零件表面采用一些防護措施來提高產(chǎn)品的防護能力。

2.3.1表面金屬鍍層

通過電鍍、噴涂等方法使稀有金屬附著在一般金屬零件上，金屬鍍層要求均勻致密、表面光潔、耐摩擦、耐鹽霧腐蝕性很好?？梢杂行У乇Ｗo底金屬。由于稀有金屬量很少，價格昂貴，所以金屬鍍層防護的方法僅用于要承受較大摩擦力的零件，如彈簧、螺釘、螺栓。機載產(chǎn)品中常見的鍍層有銅、鋅。在多次鹽霧試驗中發(fā)現(xiàn)，鍍鋅的鋼制螺栓、彈簧都生銹，無法通過試驗，而鍍隔的鋼制螺釘、墊圈等卻可以順利通過試驗，這說明鍍鋅層的鹽霧防護能力不夠，機載設備零件應選取鍍隔層表面。

2.3.2無機涂層

采用陽極氧化、化學氧化等工藝在金屬零件表面生成一層致密保護氧化膜，氧化膜化學穩(wěn)定性比較好，可以起到阻隔鹽霧腐蝕的作用。經(jīng)酸陽極化后的鋁合金表面可形成厚達幾十到微米的氧化膜，它與底金屬結合非常牢固，鹽霧防護能力好，在實驗室鹽霧試驗后沒有明顯變化，而且采用氧化等工藝措施相對簡單，經(jīng)濟成本相對較少，在產(chǎn)品中應優(yōu)先考慮此防護工藝措施。

2.3.3有機涂層

有機涂層就是通常所說的漆，是一種高分子混合物，用以保護和裝飾產(chǎn)品表面，使其免受侵蝕。許多涂料對鹽腐蝕介質(zhì)顯示化學惰性，且介電常數(shù)高，阻止原電池的形成，因此金屬表面涂漆后，金屬就與環(huán)境被隔開，起屏蔽作用。由于機載設備壽命周期長、環(huán)境復雜、溫度范圍寬，所以在選擇涂層時除考慮鹽霧防護性還必須考慮材料的耐氧化性、耐候性、耐磨性、耐熱性?，F(xiàn)在市場涂料能滿足防腐要求有很多，海洋環(huán)境常用環(huán)氧類做底漆，聚氨酯磁漆等。

3.總結

在設計機載設備時，設計結構零部件時應了解海洋環(huán)境下的鹽霧濃度、PH值等具體環(huán)境。然后根據(jù)具體條件選擇適當?shù)牟牧?、零部件的正確設計以及表面處理，防止產(chǎn)品局部腐蝕的發(fā)生，提高產(chǎn)品可靠性。

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