探究海洋环境设备涂层老化和失效的影响因素

霍泓瑞

摘 要： 有机涂层能够对金属材料进行有效的保护，并且拥有耐老化的能力，但是环境因素会加快有机涂层的老化程度，从而导致有机涂层实效，以至于金属基体被腐蚀。本文对海洋环境设备涂层老化和失效的因素进行了分析，以期为相关人员提供参考。

关键词： 海洋环境设备;涂层老化;涂层失效

【中图分类号】TQ630.7 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.032

涂层的防护机理主要分为三种：一是阻挡层，它能够将腐蚀性粒子向金属界面的扩散速度进行减缓，从而减慢金属被腐蚀速度;二是涂层中的缓蚀性颜料能够抑制腐蚀性粒子对金属基体进行腐蚀;三是涂层与金属之间拥有良好的粘结性，能够防止金属被腐蚀剥离。

1 海洋环境设备涂层老化和失效的原因

将设备暴露在海洋环境下六个月，会发现部分部件的失光率会有所下降，在海洋环境的影响下，涂层中没有固化完的树脂会继续固化，会对颜料产生更好的包裹效果，使涂层的表面看起来更加的光滑和平整，并且光泽度会有所提高。但是随着暴露时间的不断延长，在太阳辐射以及温度等自然环境的影响下，涂层中树脂的化学键会发生断裂，导致对颜料的包裹性会大大降低，因此涂层表面会变得比较粗糙，并且光泽度也会大大下降[1]。当暴露时间延长至十八个月时，树脂中的化学链就会完全断裂，从而将颜料暴露出来，并且涂层也会出现粉化现象，进而无法对海洋环境设备进行保护。

防护涂层能够对金属基体进行很好的保护，但是金属基体被腐蚀的原因就是涂层老化和失效造成的，而让涂层老化和失效的主要原因就是在对涂料进行设计以及对涂层进行施工时，没有对其进行严格的要求，导致在对涂料进行设计时，会出现宏观缺陷和微观缺陷，从而让腐蚀粒子能够越过涂层直接对金属基体进行腐蚀。与此同时，在对涂层进行施工时，没有将温度、湿度等条件进行控制，从而导致涂层老化速度加快，降低海洋环境设备的使用寿命。另外，气候也会对涂层造成影响，阳光的直射以及温度的升高都会对涂料中树脂的化学结构造成影响，从而降低涂层的光泽，将涂层在高温等环境下进行长时间的暴露，会导致树脂的化学键断裂，进而涂层的老化速度加快，失去对金属基体的保护能力，导致设备无法使用。

2 海洋环境设备涂层老化和失效的影响因素

海洋环境设备涂层老化和失效的原因不仅与自然环境有关，还与涂层的配套设计和涂层施工等有关系

2.1 涂层配套设计的影响

具有合理性的涂层配套设计能够决定涂层防护初始的性能，同时还能够对涂层的可靠性和寿命造成影响。涂层配套设计主要包括涂层表面的处理方式、涂层底漆的选择以及涂层厚度等[2]。其中涂层表面的处理方式主要有预处理和改性，这两种方式要结合使用才能发挥出最好的效果。如果表面处理方式的选择不够恰当或者处理过程中没有按照要求进行施工，就会降低涂层的保护力度，并且附着力也会被降低，从而导致金属基材很容易被腐蚀。涂层的基础就是底漆，将底漆选择好，能够有效的提高涂层的防腐性和附着力。中间漆的作用是提高涂抹的厚度和平整度，同时还可以对涂层进行装饰。通常情况下，在选择面漆时，会选择耐光、耐热以及耐老化的，并且是要有树脂固化而成的，比如聚氨酯树脂等。

2.2 涂敷基材结构和涂层缺陷的影响

涂层早期出现的问题大多数都出现在结构件的边缘或者连接位置。将防护涂层进行涂覆后，通常都会出现一些宏观或者微观的缺陷。这些缺陷就是导致涂层失效的主要原因。涂层失效的位置一般情况下都位于缺陷处，并且会产生腐蚀产物，这些产物能够将涂层和机体的剥离速度进行加快。涂层的宏观缺陷都是可见的，比如洞孔或裂纹等，这些宏观缺陷会略过涂层直接到达金属基体的表面，从而对金属基体造成影响。海洋环境设备在使用过程中造成的损坏以及实际工作时产生的应力对设备造成的损坏等都属于宏观缺陷。想要解决涂层的宏观缺陷，可以通过对涂装工艺进行控制来降低或避免发生的宏观缺陷发生的概率。涂层中的微小的细孔是导致涂层失效的主要因素，它就属于微观缺陷，由于微观缺陷的存在，会在涂层中形成比较长的一条腐蚀通道，腐蚀性粒子就是通过这个通道对金属基体进行腐蚀，并且在涂层内部形成微观腐蚀原电池，然后对金属基体进行腐蚀。

2.3 施工质量控制的影响

涂料在一定程度上来说只是半成品，或者说是拥有大量溶剂的液状物。涂料在经历了涂装之后，会形成网状的涂膜，只有这样才能够对金属基体进行保护和装饰[3]。涂料在施工过程中，会经历除油、除锈和粗化，然后再通过氧化作用和磷化读成，对涂料进行改性处理，最后在经历底漆、中间漆以及面漆来对金属基体进行涂装，只有经历了这些步骤之后，涂层才能够起到保护金属基体的作用。涂装过程操作的不合理会产生涂层缺陷，比如在涂装过程中，对空气湿度没有进行控制，就会导致金属基体表面不够清洁，从而降低涂层的耐老化性能。一般情况下，涂层施工的温度要控制在10-30℃之间，相对湿度不能够高于85%。与此同时，涂料的粘度、喷涂的压力以及涂料的温度等都会对涂层的耐老化性能造成影响，从而导致涂层失去保护效果。

结束语：总而言之，想要减慢海洋环境设备涂层的老化速度，提高设备的使用年限，防止涂层和设备失效，就要对涂料的制作过程和涂层的覆盖过程进行严格的管控，并且要注意对海洋环境设备的保护，避免设备长时间的暴露在外部环境中，这样才能够减缓涂层的老化速度，防止腐蚀粒子对金属基体进行腐蚀。涂層失效不仅与设备的使用环境有关，还与涂层的配套设计以及涂层施工过程等因素有关。

参考文献

[1] 李亮，曹京宜，李旭，等.海洋环境设备涂层老化和失效的影响因素研究[J].装备环境工程，2020，17（2）：97-103.

[2] 王德，张泰峰，杨晓华，等.自然曝晒与加速老化试验下航空涂层失光率的当量关系研究[J].装备环境工程，2020，017（005）：82-86.

[3] 林化强，赵民，段文超，等.高温高湿环境轨道交通用铝合金涂层室外与室内腐蚀老化的相关性研究[J].腐蚀科学与防护技术，2018，030（004）：375-380.