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空泡腐蚀是在高速运动流体作用下,液体中有空泡产生和溃灭,造成机械部件表面粗化、破坏,以致于丧失使用性能的一种腐蚀破坏形式。空蚀对水下建筑、水轮机、舰船螺旋桨及舵叶等部位破坏严重。另外,气泡溃灭时伴有的声响,可以造成较大的噪声,这对军事舰船、潜艇的隐蔽构成了极大的威胁。减少空蚀首先从机械设计入手,周期长,投入大。再就是利用高性能涂层来减少空蚀,该方法造价低,施工和维护简单,被各国广泛采用。由于过流部件长期浸泡在流体中,防空蚀涂层的防腐性能也是必须考虑的重要因素。
水性无机富锌涂料有着优异的防腐性能,广泛应用于海洋重防腐领域,富锌漆常用作底漆,涂敷在钢结构表面,对钢铁起阴极保护作用。由于富锌涂料与基材直接接触,涂层的性能直接影响中间漆、面漆及整个涂层体系的防护性能。无机富锌涂料虽然防腐性能优异,但是,涂层较“脆”,机械性能差,抗空蚀性能差,在空蚀严重的舰船螺旋桨及导流管等部位基本无法应用。
本文通过向无机富锌涂料基料中添加碳纳米管(CNTs)和硅丙乳液的方法,制成了无机-有机复合水性富锌涂料。对几种不同配比涂层的主要机械性能、电化学性能、耐盐雾性能及抗空蚀性能进行了测试分析,确定了复合涂料的配方和工艺流程。利用磁致伸缩空蚀试验机研究了CNTs改性的无机-有机复合水性富锌涂料的空蚀行为。测量了静态和空蚀条件下涂层的极化曲线,比较了常态和阴极保护下空蚀时的腐蚀电流变化,通过分析涂层在静态、空蚀以及阴极保护下空蚀的交流阻抗谱,进一步探讨了空蚀机理。结果表明复合富锌涂层比原富锌涂层抗空蚀性能大大提高,其空蚀行为是力学因素和电化学腐蚀的联合作用。