船用多功能數控機床耐鹽霧腐蝕設計*＊

孫椰望 張甲英 張之敬 徐濱士 王 欣 劉 坤

(①北京理工大學機械與車輛學院，北京 100081;②裝甲兵工程學院裝備再制造技術國防科技重點實驗室，北京 100072;③山東魯南機床有限公司，山東 滕州 277500)

船用多功能數控機床所處艦船環境具有典型的鹽霧腐蝕特點，所以機床設計過程需要充分考慮防鹽霧腐蝕的特點。為了抵御鹽霧腐蝕的電化學腐蝕特性，目前常用的方法主要有涂料、陰極保護、噴涂涂層和使用防腐蝕材料等耐鹽霧腐蝕的方法［1-4］。防鹽霧腐蝕艦船油漆涂料具有耐水、耐鹽霧、耐酸堿、耐老化、耐高溫以及防止生物附著生長的功能，主要包括:環氧樹脂富固化金屬粉油漆、聚氨脂自封閉漆、氯化橡膠類、瀝青聚酯類油漆等［5-7］。由于氯化橡膠類油漆含有CCl4，容易破壞臭氧層，瀝青聚酯類油漆具有二惡英毒素;所以，環氧樹脂類油漆應用較多［8］。陰極保護法防腐蝕主要采用金屬鋅的犧牲陽極起到保護鋼鐵的鹽霧腐蝕效果［9］。噴涂涂層鹽霧防腐法經歷了熱噴涂Zn、Al、Zn-15%Al、Zn -Al -Re 和Zn -Al -Mg -Re等涂層的歷程［10-12］，逐漸形成了綜合考慮各金屬優勢互補的保護方案:Zn 的陰極保護作用、Al 的鈍化作用、Re 的細化涂層孔隙以及Mg 的自封閉效果［13-16］。同時，塑料制品作為成本低廉的防鹽霧腐蝕材料得到了廣泛使用［17］。

1 鹽霧腐蝕機理

海洋鹽霧含有大量的氯離子、鈉離子和氧氣，容易附著在物體表面形成電解液膜，對于鋼鐵等金屬材質易造成電化學腐蝕，其腐蝕機理為:

首先，在原電池環境中，金屬由于電極電位低，失去電子，成為電池陽極:

其次，留在陰極的電子，在潮濕的環境下，被水膜中的氧氣氧化，成為氫氧根離子:

最后，電解液中出現鐵銹:

由于，鹽霧中具備充足的氧氣，從而造成電化學反應鏈不斷進行，從而造成鋼鐵腐蝕不斷加劇。同時，由于鹽霧的主要腐蝕介質為氯離子，氯離子具有很小的水合能，容易單獨吸附在金屬表面;并且氯離子的離子半徑很小，容易穿過金屬表面氧化層，排擠氧化物中的氧，形成可溶性的金屬氯化物，導致金屬的氧化膜出現小孔，加速金屬腐蝕。

2 耐鹽霧腐蝕技術

基于金屬的鹽霧腐蝕機理可知，耐腐蝕的措施可以采用耐鹽霧腐蝕材質、金屬保護和隔絕氧氣的方法。幾種方法的特點比較如表1 所示。

3 船用多功能數控機床耐鹽霧腐蝕方案

針對上述方法，結合船用數控機床的結構特點，整合耐鹽霧腐蝕可靠性、工藝性和經濟性的因素，采用如表2 所示技術方案。

4 船用多功能數控機床防鹽霧腐蝕結構特點

船用多功能數控機床制造過程依據表2 所示耐鹽霧腐蝕方案進行，其典型結構如圖1 所示。

圖1 所示表明表2 所示方案能夠較好地適用于船用多功能數控機床的耐鹽霧腐蝕結構制造過程。

表1 耐鹽霧腐蝕方法比較

表2 船用多功能數控機床耐鹽霧腐蝕方案

5 結語

艦船裝備的耐鹽霧腐蝕設計是一項綜合應用型工程設計，不應該將方案拘泥于單一的防腐蝕方式，需要結合不同結構特點制定適用性方案，從而達到工藝性、穩定性和經濟性整體最優的特點。

船用多功能數控機床的耐鹽霧腐蝕設計是針對鹽霧化學腐蝕的特點進行的可靠性、經濟性、適用性設計。

文中所采用的具體實施方案能夠較合理地滿足船用多功能數控技術的耐鹽霧腐蝕要求;并且相應的耐鹽霧腐蝕方法包含了目前艦船裝備耐鹽霧腐蝕所需方法的典型要素，能夠為艦船及其裝備的耐鹽霧腐蝕方案設計提供借鑒。

［1］江炎蘭，陳菊娜，吳世永.艦船的腐蝕與涂層保護技術［J］.腐蝕與防護，2012，33(2):139 -143.

［2］徐濱士，馬世寧，劉世參，等.軍事裝備腐蝕現狀及對策［J］.涂料工業，2004，34(9):9 -12.

［3］陳光章，吳建華，許立坤，等.艦船腐蝕與防護［J］.艦船科學技術，2001(2):38 -43.

［4］張敏麗.船舶海水管系腐蝕的原因及防護措施［J］.中外船舶科技，2010(1):19 -23.

［5］王小鋒，馬俊，劉春林，等.艦船通海系統管路腐蝕影響因素及控制方法淺析［J］.艦船科學技術，2009，31(12):55 -57.

［6］陳德斌，胡裕龍，陳學群.艦船微生物腐蝕研究進展［J］.海軍工程大學學報，2006，18(1):79 -84.

［7］Shifler D A.Understanding material interactions in marineenvironments to promote extended structural life［J］.Corrosion Science，2005，47(10):2335 -2352.

［8］劉斌，王虹斌，方志剛.艦艇防腐蝕涂料的發展方向［J］.腐蝕科學與防護技術，2007，19(4):287 -289.

［9］孫建紅，鄭煒，王曉鵬.水面艦艇船體防腐和陰極保護的優化設計方法［J］.中國艦船研究，2007，2(4):60 -64.

［10］李新會，艾艷輝，何小軍.熱噴涂在艦船防護領域的應用［J］.水雷戰與艦船防護，2006 (3):38 -41.

［11］徐濱士.艦船裝備再制造防腐蝕技術研究及應用［J］.中國材料進展，2014，33(7):405 -413.

［12］顏東洲，黃海，李春燕.國內外陰極保護技術的發展和進展［J］.全面腐蝕控制，2010，24(3):18 -21.

［13］梁義，魏世丞，劉毅，等.Zn -Al 和Al -RE 熱噴涂涂層的耐蝕性研究［J］.裝備環境工程，2010，7(6):171 -174.

［14］Souto R M，Fern Ndez -M Rid A L，Gonz Lez S.Comparative EIS study of different Zn-based intermediate metallic layers in coil -coated steels［J］.Corrosion Science，2006，48(5):1182 -1192.

［15］Liu Yan，Zhu Zi-xin，Chen Yong -xiong，et al.Electroch -emical corrosion behavior of arc sprayed Zn -Al coatings［J］.Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2004，14(2):443 -445.

［16］付東興.Zn-Al-Mg-RE 涂層與艦船涂料的協同性及其構建的復合涂層的耐蝕機理研究［D］.哈爾濱:哈爾濱工程大學，2007.

［17］董言治，尉志蘋，沈同圣，等.高鹽霧條件下艦船設備的腐蝕防護研究進展［J］.現代涂料與涂裝，2003(3):35 -38.