探究海洋環(huán)境設(shè)備涂層老化和失效的影響因素

霍泓瑞

摘?要： 有機涂層能夠?qū)饘俨牧线M行有效的保護，并且擁有耐老化的能力，但是環(huán)境因素會加快有機涂層的老化程度，從而導(dǎo)致有機涂層實效，以至于金屬基體被腐蝕。本文對海洋環(huán)境設(shè)備涂層老化和失效的因素進行了分析，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞： 海洋環(huán)境設(shè)備;涂層老化;涂層失效

【中圖分類號】TQ630.7?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.032

涂層的防護機理主要分為三種：一是阻擋層，它能夠?qū)⒏g性粒子向金屬界面的擴散速度進行減緩，從而減慢金屬被腐蝕速度;二是涂層中的緩蝕性顏料能夠抑制腐蝕性粒子對金屬基體進行腐蝕;三是涂層與金屬之間擁有良好的粘結(jié)性，能夠防止金屬被腐蝕剝離。

1?海洋環(huán)境設(shè)備涂層老化和失效的原因

將設(shè)備暴露在海洋環(huán)境下六個月，會發(fā)現(xiàn)部分部件的失光率會有所下降，在海洋環(huán)境的影響下，涂層中沒有固化完的樹脂會繼續(xù)固化，會對顏料產(chǎn)生更好的包裹效果，使涂層的表面看起來更加的光滑和平整，并且光澤度會有所提高。但是隨著暴露時間的不斷延長，在太陽輻射以及溫度等自然環(huán)境的影響下，涂層中樹脂的化學(xué)鍵會發(fā)生斷裂，導(dǎo)致對顏料的包裹性會大大降低，因此涂層表面會變得比較粗糙，并且光澤度也會大大下降[1]。當暴露時間延長至十八個月時，樹脂中的化學(xué)鏈就會完全斷裂，從而將顏料暴露出來，并且涂層也會出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，進而無法對海洋環(huán)境設(shè)備進行保護。

防護涂層能夠?qū)饘倩w進行很好的保護，但是金屬基體被腐蝕的原因就是涂層老化和失效造成的，而讓涂層老化和失效的主要原因就是在對涂料進行設(shè)計以及對涂層進行施工時，沒有對其進行嚴格的要求，導(dǎo)致在對涂料進行設(shè)計時，會出現(xiàn)宏觀缺陷和微觀缺陷，從而讓腐蝕粒子能夠越過涂層直接對金屬基體進行腐蝕。與此同時，在對涂層進行施工時，沒有將溫度、濕度等條件進行控制，從而導(dǎo)致涂層老化速度加快，降低海洋環(huán)境設(shè)備的使用壽命。另外，氣候也會對涂層造成影響，陽光的直射以及溫度的升高都會對涂料中樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)造成影響，從而降低涂層的光澤，將涂層在高溫等環(huán)境下進行長時間的暴露，會導(dǎo)致樹脂的化學(xué)鍵斷裂，進而涂層的老化速度加快，失去對金屬基體的保護能力，導(dǎo)致設(shè)備無法使用。

2?海洋環(huán)境設(shè)備涂層老化和失效的影響因素

海洋環(huán)境設(shè)備涂層老化和失效的原因不僅與自然環(huán)境有關(guān)，還與涂層的配套設(shè)計和涂層施工等有關(guān)系

2.1?涂層配套設(shè)計的影響

具有合理性的涂層配套設(shè)計能夠決定涂層防護初始的性能，同時還能夠?qū)ν繉拥目煽啃院蛪勖斐捎绊?。涂層配套設(shè)計主要包括涂層表面的處理方式、涂層底漆的選擇以及涂層厚度等[2]。其中涂層表面的處理方式主要有預(yù)處理和改性，這兩種方式要結(jié)合使用才能發(fā)揮出最好的效果。如果表面處理方式的選擇不夠恰當或者處理過程中沒有按照要求進行施工，就會降低涂層的保護力度，并且附著力也會被降低，從而導(dǎo)致金屬基材很容易被腐蝕。涂層的基礎(chǔ)就是底漆，將底漆選擇好，能夠有效的提高涂層的防腐性和附著力。中間漆的作用是提高涂抹的厚度和平整度，同時還可以對涂層進行裝飾。通常情況下，在選擇面漆時，會選擇耐光、耐熱以及耐老化的，并且是要有樹脂固化而成的，比如聚氨酯樹脂等。

2.2?涂敷基材結(jié)構(gòu)和涂層缺陷的影響

涂層早期出現(xiàn)的問題大多數(shù)都出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)件的邊緣或者連接位置。將防護涂層進行涂覆后，通常都會出現(xiàn)一些宏觀或者微觀的缺陷。這些缺陷就是導(dǎo)致涂層失效的主要原因。涂層失效的位置一般情況下都位于缺陷處，并且會產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，這些產(chǎn)物能夠?qū)⑼繉雍蜋C體的剝離速度進行加快。涂層的宏觀缺陷都是可見的，比如洞孔或裂紋等，這些宏觀缺陷會略過涂層直接到達金屬基體的表面，從而對金屬基體造成影響。海洋環(huán)境設(shè)備在使用過程中造成的損壞以及實際工作時產(chǎn)生的應(yīng)力對設(shè)備造成的損壞等都屬于宏觀缺陷。想要解決涂層的宏觀缺陷，可以通過對涂裝工藝進行控制來降低或避免發(fā)生的宏觀缺陷發(fā)生的概率。涂層中的微小的細孔是導(dǎo)致涂層失效的主要因素，它就屬于微觀缺陷，由于微觀缺陷的存在，會在涂層中形成比較長的一條腐蝕通道，腐蝕性粒子就是通過這個通道對金屬基體進行腐蝕，并且在涂層內(nèi)部形成微觀腐蝕原電池，然后對金屬基體進行腐蝕。

2.3?施工質(zhì)量控制的影響

涂料在一定程度上來說只是半成品，或者說是擁有大量溶劑的液狀物。涂料在經(jīng)歷了涂裝之后，會形成網(wǎng)狀的涂膜，只有這樣才能夠?qū)饘倩w進行保護和裝飾[3]。涂料在施工過程中，會經(jīng)歷除油、除銹和粗化，然后再通過氧化作用和磷化讀成，對涂料進行改性處理，最后在經(jīng)歷底漆、中間漆以及面漆來對金屬基體進行涂裝，只有經(jīng)歷了這些步驟之后，涂層才能夠起到保護金屬基體的作用。涂裝過程操作的不合理會產(chǎn)生涂層缺陷，比如在涂裝過程中，對空氣濕度沒有進行控制，就會導(dǎo)致金屬基體表面不夠清潔，從而降低涂層的耐老化性能。一般情況下，涂層施工的溫度要控制在10-30℃之間，相對濕度不能夠高于85%。與此同時，涂料的粘度、噴涂的壓力以及涂料的溫度等都會對涂層的耐老化性能造成影響，從而導(dǎo)致涂層失去保護效果。

結(jié)束語：總而言之，想要減慢海洋環(huán)境設(shè)備涂層的老化速度，提高設(shè)備的使用年限，防止涂層和設(shè)備失效，就要對涂料的制作過程和涂層的覆蓋過程進行嚴格的管控，并且要注意對海洋環(huán)境設(shè)備的保護，避免設(shè)備長時間的暴露在外部環(huán)境中，這樣才能夠減緩?fù)繉拥睦匣俣?，防止腐蝕粒子對金屬基體進行腐蝕。涂層失效不僅與設(shè)備的使用環(huán)境有關(guān)，還與涂層的配套設(shè)計以及涂層施工過程等因素有關(guān)。

參考文獻

[1]?李亮，曹京宜，李旭，等.海洋環(huán)境設(shè)備涂層老化和失效的影響因素研究[J].裝備環(huán)境工程，2020，17（2）：97-103.

[2]?王德，張?zhí)┓?，楊曉華，等.自然曝曬與加速老化試驗下航空涂層失光率的當量關(guān)系研究[J].裝備環(huán)境工程，2020，017（005）：82-86.

[3]?林化強，趙民，段文超，等.高溫高濕環(huán)境軌道交通用鋁合金涂層室外與室內(nèi)腐蝕老化的相關(guān)性研究[J].腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)，2018，030（004）：375-380.