用于海洋工作的鋼鐵材料，面臨十分嚴重的海水腐蝕的威脅，并因此造成巨大的經濟損失和安全隱患。為了提高其耐腐蝕性能，制備合適的表面涂層進行防護非常重要，其制備方法有電鍍、有機涂層、熱噴涂等，其中高速電弧噴涂涂層具有重要價值，但由于其孔隙率高而限制了它在耐腐蝕方面的應用。為降低高速電弧噴涂涂層的孔隙率，可以采取涂層的封閉處理。封閉處理提高了涂層的耐腐蝕性能，且封閉劑中加入納米材料或經納米改性后可進一步提高封閉性能。

    河海大學為提高海洋設備的耐海水腐蝕性能，采用高速電弧噴涂技術在鋼材基體上制備陶瓷涂層，并采用有機硅樹脂做封閉處理，取得了很好的效果，使材料的耐腐蝕性能得到大幅提高。他們的試驗以Q235鋼為基體材料，絲材粉芯為Fe基合金及碳化鉻陶瓷等粉末。對Q235鋼基體進行噴砂除油，固定在工作架上進行噴涂，電弧噴涂工藝參數為：電壓35V，電流200A，壓力0.65MPa，噴涂距離200mm。采用有機硅樹脂進行封閉處理，部分輔以6%納米氧化鋁，將有機硅透明樹脂涂刷至涂層表面，涂刷3～5次，以使有機硅充分滲入涂層，然后室溫干燥，固化24小時以使有機硅樹脂與基體結合穩定。

    檢測表明，涂層呈現明顯的層狀堆砌結構，層與層之間結合較致密，但伴有部分孔隙，采用灰度法測量涂層的孔隙率為6.8%。在封閉處理之后封閉劑固化在涂層低洼處，這大大降低了涂層孔隙缺陷對其性能的影響。

    涂層硬度較高且分布均勻，平均硬度約1040HV0.1，遠高于基體的硬度（170HV0.1）。結合強度測試顯示所有試樣均為膠斷，表明涂層結合強度大于計算值48MPa，涂層與基體結合良好。

    電化學測試表明，未經封閉處理的原始涂層開路電位先稍微下降，然后上升，最后穩定在-0.62V；而封閉處理后涂層開路電位一直比較穩定，在-0.42V左右。由此可知，封閉處理降低了涂層對腐蝕介質的敏感度。封閉處理后涂層的腐蝕電位高于原始涂層，所以其腐蝕傾向低于原始涂層。有機硅封閉處理后涂層的腐蝕電流密度比原始涂層小一個數量級。封閉處理之后的涂層電阻值較大，電容值較小，擁有更好的絕緣性。這些實驗結果表明，有機硅封閉處理后涂層的耐腐蝕性能獲得了大幅度提高。

    用電弧噴涂技術在鋼鐵材料表面制備的陶瓷涂層具有較高的耐腐蝕性能，但存在的孔隙成了溶液以及氯離子侵入的便捷通道，加速了基體的腐蝕。有機硅樹脂具有表面能低、憎水絕緣、經過固化后粘結強度高等特點，涂層經封閉處理之后，有機硅樹脂填充了孔隙，阻擋了腐蝕介質的進入。并且，有機硅分子結構中活性基團，具有反應性，可以與基體材料牢牢地結合在一起，形成了一層非極性的有機基團向外的憎水膜，這有助于阻止腐蝕介質的滲入，提高材料的耐蝕性。

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責任編輯：王元

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