鎧裝層在鹽霧環(huán)境中主要面臨電化學腐蝕和化學腐蝕雙重作用,腐蝕產物會破壞金屬結構,導致材料性能劣化,具體表現(xiàn)及影響如下:
一、鹽霧環(huán)境對鎧裝層的腐蝕機理
電化學腐蝕
鹽霧中的氯離子(Cl?)具有強穿透性,能破壞金屬表面的氧化膜,形成“低電位金屬-電解質溶液-高電位雜質”微電池系統(tǒng)。
陽極區(qū)金屬失去電子被氧化,形成金屬離子進入溶液;陰極區(qū)氧氣被還原,生成氫氧根離子(OH?)。
氯化鈉溶液中的鈉離子(Na?)和氯離子參與反應,生成金屬腐蝕產物(如氧化鐵、氯化銅等)。
化學腐蝕
氯離子直接破壞金屬晶格結構,導致金屬原子溶解。
鹽霧中的水分和氧氣加速腐蝕反應,形成疏松的腐蝕產物層,無法有效阻擋腐蝕介質滲透。
二、鹽霧環(huán)境對鎧裝層的具體影響
表面及外觀損傷
初期出現(xiàn)局部失光、變色,隨后發(fā)展為點蝕(針孔狀腐蝕)和片狀腐蝕(銹斑)。
涂層或鍍層起泡、剝落,失去保護作用,金屬表面粗糙不平。
力學性能下降
腐蝕導致金屬有效承載截面積減小,強度、剛度降低,承載能力和安全裕度顯著下降。
可能引發(fā)應力腐蝕開裂(在拉應力與腐蝕介質共同作用下脆性斷裂)或腐蝕疲勞(交變應力與腐蝕環(huán)境協(xié)同作用導致壽命縮短)。
功能及安全性風險
精密部件(如連接器、彈簧)接觸電阻增大,導電性下降,甚至卡死、斷裂。
結構工程(如橋梁、海洋平臺)整體穩(wěn)定性受損,可能引發(fā)安全事故。
三、鹽霧環(huán)境對鎧裝層的腐蝕評價方法
實驗室加速測試
中性鹽霧試驗(NSS):5%氯化鈉溶液,pH 6.5-7.2,溫度35℃,鹽霧沉降率1-3 ml/(80cm2·h),模擬海洋大氣環(huán)境。
醋酸鹽霧試驗(ASS):在NSS基礎上加入冰醋酸,pH 3.0-3.3,腐蝕速度比NSS快3倍。
銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(CASS):50℃下加入氯化銅,腐蝕速度約為NSS的8倍。
交變鹽霧試驗:鹽霧與濕熱環(huán)境交替,考核整機產品內部腐蝕情況。
現(xiàn)場評估
天然環(huán)境暴露試驗:長期暴露于沿?;蚋啕}霧地區(qū),記錄實際腐蝕情況。
監(jiān)測裝置:內置傳感器記錄白蟻活動路徑及板材破壞特征,間接評估防護效果。
四、鹽霧環(huán)境下鎧裝層的防護建議
材料選擇
選用耐鹽腐蝕性能優(yōu)異的材料,如氯丁橡膠護套、鍍錫銅導體、氟碳漆涂層等。
氟碳漆分子鏈中的C-F鍵鍵能極高(485 kJ/mol),可承受3000小時以上中性鹽霧試驗,表面無明顯腐蝕。
表面處理
在金屬部件表面施加防腐涂層(如環(huán)氧樹脂、聚氨酯)或鍍層(如鋅、鋁)。
采用非晶態(tài)合金強化鍍層,腐蝕速度僅1.21 μm/a,確保零部件20-30年不腐蝕。
結構設計優(yōu)化
避免形成容易積存鹽霧和水分的縫隙、死角。
合理設計排水結構,促進水分蒸發(fā)。
采用同種或電位相近的金屬材料連接,減少電偶腐蝕風險。
使用環(huán)境控制與維護
定期清潔、檢查和維護,及時清除表面鹽分和腐蝕產物。
對受損防護層進行修補或重涂,減緩腐蝕進程。
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