海洋石油气资源的大规模开采极大的缓解了我国能源短缺的现状,作为主要的开采设备,钻井平台性能的可靠性受到人们的广泛关注。在恶劣的海洋环境中,处于海水全浸区的钻井平台推进器在海水的冲蚀下,产生严重的摩擦磨损,同时推进器还会受到海水的腐蚀,以及海洋生物的附着污损,严重影响推进器的使用寿命。在推进器表面制备防护涂层是目前对其进行防护的主要措施,其中Zn-Al系列涂层是目前使用最为广泛的金属防护涂层。一方面,在基体表面制备涂层可以产生机械隔绝,分隔基体与海水;另一方面,涂层通过自身的性质延缓或降低环境产生的破坏。虽然Zn-Al系列涂层目前在海洋防护领域已经取得了长足的发展,但是为了更好的适应钻井平台工作周期长、返厂维护困难等问题,本文通过研究发现,Mg与Zn、Al的腐蚀产物更加致密、均匀,对腐蚀介质具有优良的隔绝作用;二氧化钛在光照条件下可以发生催化作用,分解蛋白质和有机物,起到防污的作用。因此本文使用冷喷涂设备在推进器表面制备Zn-35Al与Zn-35Al-5Mg-15TiO₂涂层,并通过一系列试验对不同涂层的摩擦学特性、防污耐腐蚀性能进行研究。涂层制备前,为了使材料颗粒充分混合,使用球磨机对粉末进行混合,然后对混合好的粉末微观形貌与元素分布进行分析,结果表明,材料颗粒混合相对均匀,各材料颗粒独立分布,无明显掺杂糅合现象,属于典型的伪合金粉末。在性能研究分析过程中,本文使用SEM、EDS、划痕仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉仪、电化学工作站、分光光度计,通过划痕试验、硬度测试、摩擦磨损试验、动态盐水全浸试验、电化学试验、催化降解试验测试了Zn-Al-Mg-TiO₂涂层与Zn-Al涂层的各项性能,并进行对比分析。研究结果表明,Zn-Al涂层的结合力为22N,Zn-Al-Mg-TiO₂涂层的结合力有所提高为27N;Zn-Al-Mg-TiO₂涂层的显微硬度为109HV0.1,提高了23.9%;干摩擦磨损试验后,Zn-Al-Mg-TiO₂涂层的摩擦系数较低为0.2974,磨损量为0.106g,涂层的磨痕底部均匀,磨损深度相对浅于Zn-Al涂层,通过扫描电镜对磨痕底部进行观察发现Zn-Al-Mg-TiO₂涂层磨痕底部分布着大量的犁沟,是典型的磨粒磨损。经过测试计算得出两种涂层在模拟海水盐溶液中进行摩擦磨损试验时各项因素造成的材料损失量,分析后得出Zn-Al-Mg-TiO₂涂层与Zn-Al涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为均会受到较为明显的摩擦磨损的促进作用,其中Zn-Al涂层所受该影响相对较大。动态盐水腐蚀720小时后,Zn-Al-Mg-TiO₂涂层的表面形成致密的钝化膜,有效减缓了涂层的腐蚀速率;而Zn-Al涂层在经过720小时的腐蚀后涂层表面腐蚀产物状态相对较差,说明Mg的加入的确可以改善涂层的钝化膜,起到隔绝腐蚀介质的作用;相对而言,在长期浸泡腐蚀过程中Zn-Al-Mg-TiO₂涂层的腐蚀速率始终低于Zn-Al涂层。涂层防污降解试验研究表明,在紫外光照射试验环境中,Zn-Al-Mg-TiO₂涂层30min可完成50ml浓度为20mg/L的甲基蓝溶液80%的降解,而Zn-Al涂层则不具备降解能力。经过仿真分析得出,在极端运行条件下,推进器特殊部位所受应力大于Zn-Al涂层在推进器基体表面的结合强度,而Zn-Al-Mg-TiO₂涂层在基体表面的的结合强度大于涂层所受最大应力,表明其可以在海水的挤压冲刷下更长久的为钻井平台推进器提供防护。