海洋大气环境中2D12铝合金及其有机涂层腐蚀行为

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铝合金以其密度低、弹性模量高、比强度高等突出的优点广泛应用于国民经济和国防建设中。然而,作为金属材料,铝合金同样面对一个重要的问题—腐蚀。涂层是铝合金产品最重要的防腐蚀手段之一,但是涂层在海洋大气环境使用过程中,常受到各种环境因素影响导致其性能下降。因此,在实际应用中,需要开展一系列环境试验来评价和考核铝合金及其防护涂层在不同气候环境中的耐蚀性。  本文采用极具应用前景的2D12铝合金及其有机涂层作为研究对象,将试样投放在典型海洋大气环境(海南万宁)中进行户外暴露试验。从外观、力学性能、腐蚀失重、金相显微分析等方面研究了2D12铝合金在海洋大气环境中的腐蚀行为和动力学规律;从外观评级、光泽、色差、附着力、红外结构等方面分析了有机涂层老化特征及老化原因。主要研究结果如下:  ①2D12铝合金暴露于海洋大气环境中,在高温、高湿、高盐雾等环境因素的作用下,腐蚀行为遵循点蚀—晶间腐蚀的演变过程;暴露4年后,2D12铝合金的抗拉强度保持率为91%,断后伸长率下降60%,断后伸长率表现出了对海洋大气环境更为敏感的倾向。  ②以腐蚀失重指标建立的2D12铝合金腐蚀动力学方程满足幂函数规律,海洋大气环境户外暴露试验拟合结果为D=5.57t0.70,n值为0.70,说明腐蚀速率是一个逐渐减缓的过程,腐蚀产物膜对基材还有一定的保护作用;拟合曲线的相关系数为R2=0.99,说明合金在试验周期内最大点蚀深度的发展遵循均匀腐蚀过程。  ③红外结构数据表明,TS70-60聚氨酯涂层暴露于海洋大气环境中,树脂中的氨基甲酸酯发生断裂,断裂形式为N-C键和C-O键断裂,导致羰基指数的急剧下降;由于树脂中的主要官能团发生断裂,进而引起了大分子老化降解,对颜料的粘结包裹能力急剧,最终导致涂层宏观和微观的缺陷。  ④TS70-60聚氨酯涂料固化成膜后,膜本身存在针孔和气孔结构,海洋大气环境中的水分子由此渗入涂层,与聚合物分子链中的亲水基团发生反应。同时,紫外辐射引起的涂层光化学反应,使得树脂大分子发生降解,形成小分子而挥发,涂层产生失光、变色、粉化等缺陷,造成涂层内部结构损伤,进一步增大微观缺陷,加剧水分子、氯离子和氧的渗透,并最终可能引起金属基体腐蚀,致使涂层慢慢剥落,从而导致底材防护失效。
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