在模擬沙漠環(huán)境中涂層防護(hù)體系失效的加速試驗研究.pdf

1、目前涂層防護(hù)體系在各種腐蝕環(huán)境下容易過早失效，因此選擇性能優(yōu)良且符合壽命要求的涂層防護(hù)體系顯得極其重要。沙漠環(huán)境是一種較嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境，在該環(huán)境下涂層防護(hù)體系經(jīng)常出現(xiàn)失光、粉化、開裂甚至脫落等失效現(xiàn)象，這會引起設(shè)備的破壞，引發(fā)安全事故。因此，如何選擇適合在沙漠環(huán)境中使用的涂層防護(hù)體系已經(jīng)成為一個亟需解決的問題。
　　本研究采用創(chuàng)新性的循環(huán)環(huán)境因子加速試驗方法:紫外暴曬+沙塵試驗，模擬了在以鈦合金、鋁合金、鋼為基材，以離子鍍鋁、硫酸

2、陽極化、鈍化等為表面處理，以高固分涂層、13-2涂層及TS96-71涂層為防護(hù)層的42種涂層防護(hù)體系在沙漠環(huán)境中8年的失效行為。通過失重（厚）法、失光法、表面形貌及電化學(xué)方法等展現(xiàn)涂層體系在沙漠環(huán)境中的失效過程;通過微觀形貌及附著力的情況表征涂層體系8個周期后的失效結(jié)果;采用創(chuàng)新性的數(shù)學(xué)方法來定量地評價多種涂層防護(hù)體系試驗后的防護(hù)性能等級，并根據(jù)評價結(jié)果分析基材、表面處理、涂層分別對涂層防護(hù)體系性能的影響程度;通過EDS能譜、紅外光譜和

3、微觀形貌分析涂層失效機(jī)理;利用納米壓入法求出涂層的硬度和彈性模量值，探討其與涂層失效程度之間的關(guān)系。試驗結(jié)果表明:涂層的光澤度、重量、厚度都有特定的變化規(guī)律;而宏觀表面形貌的變化展現(xiàn)出涂層失效過程的特點;電化學(xué)行為則最直觀的展示出涂層防護(hù)性能不斷下降的過程。通過層次分析法計算出沙漠環(huán)境下涂層防護(hù)性能綜合等級評價公式，并且通過其評級結(jié)果和電化學(xué)方法評價結(jié)果的對比，驗證了該評價公式的可靠性。評價結(jié)果表明:在涂層防護(hù)體系性能的影響因素中，基材

4、作用可以忽略不計，而表面處理方式略有影響，起決定性作用的是涂層種類，且13-2涂層性能最佳，TS96-71涂層次之，高固分涂層最差。通過對涂層進(jìn)行紅外光譜和微觀形貌分析，得到涂層在沙漠環(huán)境中的失效機(jī)理:紫外線輻射使涂層發(fā)生化學(xué)鍵斷鍵，產(chǎn)生光老化現(xiàn)象;風(fēng)沙沖蝕導(dǎo)致涂層產(chǎn)生沖蝕坑和形成裂紋，涂層材料不斷流失。通過對涂層硬度和彈性模量的大小與涂層體積沖蝕率、涂層失效等級的比較，發(fā)現(xiàn)硬度和彈性模量數(shù)值大的涂層在沙漠環(huán)境中體積沖蝕率大，失效程度嚴(yán)