耐腐蝕涂層材料的選擇比較復(fù)雜。零件的工作狀態(tài)、工作溫度、工作環(huán)境和各種腐蝕介質(zhì)都增加了對涂層材料的要求。腐蝕環(huán)境可能是水溶液、氣體或各種化學(xué)介質(zhì)，還可能具有寬廣的溫度范圍。在有燃?xì)獯嬖诘臈l件下，燃燒的氣體或未燃燒的燃料也可能在適當(dāng)?shù)臏囟认屡c其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成很復(fù)雜的腐蝕環(huán)境。
01
耐腐蝕涂層材料的選擇
這類涂層耐下述條件的腐蝕：金屬或合金暴露在戶外或室內(nèi)的大氣中，涂層在大氣中能抵抗風(fēng)、雨、陽光和其他氣候變化條件的腐蝕。在戶外使用的涂層在室內(nèi)也能很好地使用。這類涂層包括耐工業(yè)氣氛的涂層、耐海洋氣氛腐蝕的涂層和耐農(nóng)村大氣腐蝕的涂層。
耐工業(yè)大氣腐蝕的涂層
耐工業(yè)大氣腐蝕的涂層能承受具有煙塵或化學(xué)煙霧（如大城市和重工業(yè)區(qū)等）的惡劣氣氛，可噴涂Al、Zn涂層。這類涂層必須進(jìn)行封孔處理，封孔劑的選擇非常重要。
這類涂層常用于所有類型的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件鋼、電的導(dǎo)線管、橋梁、輸電線、金屬構(gòu)件、草坪和庭院設(shè)施等。
耐海洋氣氛腐蝕的涂層
這種涂層能承受海洋附近或具有鹽霧條件下的腐蝕。常用于橋梁-高于水線、船塢結(jié)構(gòu)-高于水線、貯藏容器外壁、船的上層結(jié)構(gòu)、棧橋、變壓器表面等。
耐農(nóng)村大氣腐蝕的涂層
農(nóng)村大氣中雖然沒有工業(yè)煙霧和海洋性氣候的鹽霧，但含有少許的污染物。
浸漬腐蝕是金屬或其涂層暴露在液體中，并且是全部或部分、或二者交替地受到浸漬，防腐蝕涂層必須能夠耐液面以上或液面以下環(huán)境的腐蝕。這類涂層有如下幾種：耐食用淡水的涂層、耐非飲用淡水的涂層、耐熱淡水的涂層、耐鹽水腐蝕的涂層、化學(xué)和食品工業(yè)使用的涂層。
耐飲用淡水涂層
這種涂層耐淡水，并且不能改變水的化學(xué)成分。為了適合可飲用水的要求，不能使用含鉻酸鹽的密封劑。常噴涂Zn涂層。常用于淡水貯器；高架渠（高架水道、輸水道、導(dǎo)水管）、過濾機(jī)水槽、水輸送管等。
耐非飲用淡水涂層
這種涂層耐非飲用淡水，水溫不超過52℃，pH值為5～10。常噴涂Al、Zn涂層。常用于發(fā)電廠引入線、浸漬在淡水中的結(jié)構(gòu)裝置、航行在淡水中的船身等。
耐熱淡水涂層
這種水系非飲用水，水溫在52～204℃，pH值為5～10，可噴涂Al涂層，但要封孔。常用于交換器、熱水貯藏容器、蒸汽凈化設(shè)備、暴露于蒸汽的零件。
耐鹽水涂層
這種涂層可以全部或部分浸在靜止的或運動的食鹽水或海水中。對靜止?fàn)顟B(tài)的結(jié)構(gòu)，海水浸沒的范圍應(yīng)從泥線之下一直延伸到潮線之上0.914米的部位；高出這一范圍，應(yīng)作為“鹽類大氣”考慮。常噴涂Al涂層。常用于船用發(fā)動機(jī)的集油盤、鋼體河樁和橋墩、船體、魚舵和魚箱、在船體水線之下存有污垢問題的部位等。
化學(xué)和食品工業(yè)使用的涂層
這種涂層能耐諸如油、燃料和溶劑等的化學(xué)作用，并且能耐各種食品的腐蝕，但不能改變食品的化學(xué)成分和味道，可噴涂Al涂層，但要封孔。常用于汽油、原油、燃料油以及二甲苯、乙醇、丁醇、醋酸戊酯和甲苯等藥劑的貯藏、啤酒廠的麥芽漿槽、軟飲料設(shè)備、乳品及制酪業(yè)設(shè)備、食品油貯槽及糖蜜罐、甘油槽內(nèi)襯、木屑洗滌機(jī)等。
這類涂層能承受各種酸、堿、鹽類的溶液、蒸汽和固體的腐蝕。這類涂層主要是各種鐵基、鎳基和鈷基合金、自熔性合金、有色金屬，氧化物陶瓷，碳化鉻和碳化鎢等金屬陶瓷。由于熱噴涂層都有一定的孔隙率，所以，各種涂層必須進(jìn)行填充密封處理。密封劑本身也必須耐化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。
為了抗化學(xué)腐蝕的需要，在給定環(huán)境下采用的所有涂層，必須用推薦的密封劑進(jìn)行處理。使用專門的密封劑，不會破壞涂層的力學(xué)性能。然而，在高溫下涂層抗化學(xué)腐蝕的能力部分地取決于密封劑。
02
熱噴涂涂層的耐腐蝕性能檢測
涂層的耐腐蝕性是反映涂層保護(hù)基體金屬和抵抗環(huán)境侵蝕能力的好壞，是直接影響金屬構(gòu)件使用壽命的重要指標(biāo)。特別是對于防護(hù)性涂層及防護(hù)-裝飾性涂層，對涂層的耐腐蝕性指標(biāo)有其明確的要求，必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗。
腐蝕試驗包括實驗室腐蝕試驗和現(xiàn)場腐蝕試驗兩類。實驗室腐蝕試驗，可分為室溫或加熱的液態(tài)浸漬腐蝕和氣體腐蝕（含高溫氧化）以及鹽霧試驗等?，F(xiàn)場腐蝕試驗也多種多樣，如大氣腐蝕、海水及淡水浸漬、土壤腐蝕、掛片試驗等。按腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，又可分為酸性、堿性、中性鹽腐蝕等類型。
對噴涂層進(jìn)行液態(tài)浸漬腐蝕，可帶標(biāo)樣（一般為被噴涂的基體材料）同時進(jìn)行，也可帶入已知耐蝕性的其他材料試樣，以期進(jìn)行比較。由于噴涂層多有氣孔存在，故應(yīng)首先進(jìn)行封孔處理后再做腐蝕試驗。液態(tài)浸漬腐蝕又分為靜態(tài)全浸式、部分浸漬式、交互浸漬式、氣蝕等流液浸漬等。
靜態(tài)全浸式
靜態(tài)全浸式就是將試樣完全浸入溶液浸泡的試驗方法。此方法操作簡便，重現(xiàn)性好，比較容易控制試驗因素。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 10124-1988《金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法》中詳細(xì)規(guī)定了試驗方法和要求。試驗時，不論是常溫還是煮沸下的腐蝕試驗，均應(yīng)保持溶液的濃度始終一致。溶液的蒸發(fā)損失可采用恒定水平面裝置控制或定時地添加溶液，使溶液體積的波動不超過±1%，有時也采用回流冷凝。為避免腐蝕產(chǎn)物積累影響腐蝕規(guī)律，一般將介質(zhì)容量與試樣表面積的比例控制在20~200mL/cm3。通常要求每個試驗裝置中只浸泡一種涂層，以避免一種涂層的腐蝕產(chǎn)物對另一種涂層腐蝕規(guī)律的干擾。
部分浸漬式
交互浸漬式
交互浸漬試驗又稱間浸試驗，是指將帶有金屬涂層的試樣交替地浸入液態(tài)腐蝕介質(zhì)和暴露在空氣中。交互浸漬試驗是一種模擬試驗，也是一種加速試驗。這種交互浸漬狀態(tài)為水溶液作用提供了加速腐蝕的條件，因為在大部分暴露時間中試樣表面可以保持頻繁更新，幾乎為氧所飽和的溶液薄膜，而且在干濕交替過程中，由于水分蒸發(fā)使得溶液中的腐蝕性組分濃縮。另外，試樣表面完全干燥常常使腐蝕速度下降，但是腐蝕產(chǎn)物膜破裂則起相反的作用。
交互浸漬試驗結(jié)果與干濕變化的頻率、環(huán)境的溫度和濕度密切相關(guān)，所以必須合理設(shè)計干濕變化周期，并在連續(xù)試驗中保持不變。同樣，應(yīng)合理控制環(huán)境溫度和濕度，以保證試樣在大氣暴露期間有恒定的干燥速度。根據(jù)不同的試驗要求，有時在濕度相當(dāng)高的密閉裝置中進(jìn)行間浸試驗，使試樣離開溶液后始終保持濕潤狀態(tài)；有時在空氣中暴露時用干燥熱風(fēng)吹拂（或輻照加熱），以加速干燥。
中性鹽霧試驗是一種常用的人工加速腐蝕試驗，它是模擬沿海大氣環(huán)境中，溫暖的海面向寒冷的空氣蒸發(fā)和海浪沖擊下潑向空間的含氯離子微小液滴，形成細(xì)霧狀介質(zhì)對金屬的腐蝕條件，采用一定濃度的氯化鈉溶液，在加壓下以細(xì)霧狀噴射，由于霧粒均勻地落在試樣表面，并不斷維持液膜更新，因而對涂層的腐蝕符合大氣腐蝕基本原理，實現(xiàn)測定涂層的加速腐蝕作用。
中性鹽霧試驗畢竟不能完善地模擬大氣條件對金屬涂層的腐蝕，加之影響腐蝕的因素較多，造成測試條件不易控制等等，往往重現(xiàn)性較差，所以只能作為同一類型涂層在該條件下相對耐蝕性的比較。實踐表明，它對陽極性涂層（如鋼鐵基體上的鋅層和鎘層等）耐蝕性效果較好，而對陰極性涂層，則只能揭示涂層的孔隙和缺陷程度，間接地反映涂層的抗腐蝕能力。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6458-1986《金屬覆蓋層 中性鹽霧試驗》中規(guī)定了中性鹽霧試驗所使用的設(shè)備、試劑和方法。
銅鹽加速醋酸鹽霧試驗（CASS法）是中性鹽水噴霧試驗的改進(jìn)方法。由于它在氯化鈉溶液中用醋酸酸化，并加入氯化銅提高對某些金屬涂層的腐蝕速率和效果，取得了鋼鐵基體上陰極性涂層腐蝕方式接近于實際環(huán)境的良好結(jié)果。CASS法與中性鹽霧法相比，不僅腐蝕速度加快，而且重現(xiàn)性較好，所以正逐步取代中性鹽霧法對陰極性涂層的耐蝕性檢驗。該法適用于鋼鐵基體上陰極性涂層（銅、鎳、鉻涂層等）和鋁或鋁合金上陽極氧化膜的耐腐蝕性檢驗。
大氣暴露腐蝕試驗是在天然大氣條件下，對噴涂層試樣在試樣架上（室外或室內(nèi)）進(jìn)行實際的腐蝕試驗，通過定期觀察及測定其腐蝕過程特征和腐蝕速度確定其防護(hù)壽命。大氣暴露試驗是正確判斷涂層耐蝕性能的一個重要方法，其評定結(jié)果通常作為制定涂層厚度標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。具體試驗方法可參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6464-1986《金屬和其它無機(jī)覆蓋層 靜置戶外暴曬腐蝕試驗一般規(guī)則》進(jìn)行。
大氣暴露腐蝕試驗條件的選擇應(yīng)與工件使用的實際條件相同或相似。一般按暴露場地所處地區(qū)的環(huán)境條件，將大氣條件分為四類（包括室內(nèi)和室外）：工業(yè)性大氣、海洋性大氣、農(nóng)村大氣和城郊大氣。暴露場應(yīng)設(shè)在完全敞開的地方，能充分受到大氣（空氣、日光、雨、露、霧、霜、雪等）的侵襲。周圍的建筑物、樹木和試樣架應(yīng)有一定間隔距離，保證周圍建筑物和樹木等的陰影在任何時刻不會投射到被測試樣上。
1）露天暴曬，即將試樣直接放在室外的框架上?？蚣懿捎媚軌蚪?jīng)受腐蝕的材料制成，試樣在框架上面向南方?？蚣芨浇闹参锔叨炔粦?yīng)大于0.2m；
試樣投放最好選擇每年的潮濕、陰雨季節(jié)前，建議在每年的4~5月或9~10月。由于大氣腐蝕速度很慢，試驗時間最好為1~20年。試樣開始暴露后，頭3個月內(nèi)檢查次數(shù)應(yīng)頻繁，一般每月2~3次。檢查時應(yīng)注意開始出現(xiàn)腐蝕點的時間，做好詳細(xì)記錄。3個月后每月檢查一次，一年后每3個月檢查一次。冬季室外暴露的試樣如遇下雪時（指冬季有下雪的地區(qū)），應(yīng)定期拭去表面的積雪。取試樣時不可用手直接與主要表面接觸。不允許將兩片試樣接觸或摩擦以防止人為機(jī)械損傷或電化學(xué)腐蝕，造成試驗結(jié)果誤差。
熱噴涂防腐蝕技術(shù)目前已廣泛用于大量海洋工程設(shè)施，如海上采油鉆探平臺、艦船及港口設(shè)施等，因此海水腐蝕試驗是熱噴涂涂層進(jìn)行較多的試驗內(nèi)容之一。
海洋大氣腐蝕試驗
可以表征船上、船艙內(nèi)的金屬防護(hù)涂層腐蝕，以及不會直接受到海水或浪花作用的海岸設(shè)施的金屬防護(hù)涂層腐蝕。
浪花飛濺帶腐蝕試驗
表征海上和沿岸結(jié)構(gòu)件在海平面之上經(jīng)常遭受浪花飛濺作用，但不會受到海水浸潤的金屬防護(hù)涂層腐蝕。通常試樣被放置在乎均高潮位上方0.2~2m的位置。
海水間浸試驗
又稱交替浸泡試驗。表征港口結(jié)構(gòu)和船體外部結(jié)構(gòu)間或受到海水浸潤的金屬防護(hù)涂層腐蝕。
海水半浸試驗
即海水水線腐蝕試驗，表征任何海洋飄浮結(jié)構(gòu)外部的氣/液/固三相交界處的金屬防護(hù)涂層腐蝕。
海水全浸試驗
表征各種水下設(shè)施的金屬防護(hù)涂層腐蝕，通常試樣被放置在最低潮位以下0.2~2m的位置。
海洋土壤腐蝕試驗
03
腐蝕試驗結(jié)果評定
熱噴涂涂層在遭受某種類型的腐蝕之后，必然會導(dǎo)致涂層表面狀態(tài)或性能等發(fā)生改變，腐蝕的產(chǎn)物也具有顏色、狀態(tài)等特征，從這些特征及其變化情況，可以定性地判別涂層或基體金屬的腐蝕程度，從而確定其防護(hù)性能。
目測法是用肉眼或放大鏡（3~5倍）對涂層表面進(jìn)行觀察，有時也適當(dāng)?shù)厥褂靡恍┖唵蔚墓ぞ吆驮O(shè)備。腐蝕后涂層的定性檢查和記錄，主要有以下五個方面：
（1）涂層和基體腐蝕產(chǎn)物的顏色和狀態(tài)。
（2）腐蝕率：腐蝕率（涂層被穿透、直達(dá)基體金屬的腐蝕點比率）是評定陰極性涂層防護(hù)性能的主要內(nèi)容，可按下列方式觀察計算：
計算方格數(shù)時，用一透明的帶有5mm×5mm方格的有機(jī)玻璃板或塑料薄膜、覆蓋在被測涂層試樣表面，讀出有腐蝕點的方格數(shù)(n)和被測涂層的總方格數(shù)(N)，進(jìn)行計算。
（3）光澤：經(jīng)大氣暴露后涂層的光澤，是指涂層呈膜狀腐蝕時被氧化的程度。
（4）開裂：涂層開裂是指涂層經(jīng)腐蝕后，表面出現(xiàn)肉眼能見的裂紋。計算方法與計算腐蝕率面積百分比相同。
稱重法是對涂層腐蝕進(jìn)行定量評定的主要方法，即測量單位時間內(nèi)的涂層腐蝕失重，并得出其腐蝕速度。
式中：V為腐蝕速度，g·m2·h-1；W0為試樣原始重量，g；W1為試樣除去腐蝕產(chǎn)物后的重量，g；W2為清除腐蝕產(chǎn)物時同樣尺寸同種材料空白試樣的校正失重；S為試樣表面積，m2；t為腐蝕時間，h。
式中：KL為腐蝕的深度指標(biāo)，mm/a；K－為腐蝕的失質(zhì)指標(biāo)，g/(m2.h)；ρ為涂層密度，g/cm3；8.76為換算系數(shù)。
若icorr的單位取μA/cm2，涂層密度ρ的單位取g/cm3時：
或 
因此，可用腐蝕電流密度icorr表示涂層的電化學(xué)腐蝕速度。可見，腐蝕速度與腐蝕電流密度成正比關(guān)系。
值得指出的是，涂層的腐蝕速度一般隨時間而變化。因此，在實驗時應(yīng)確定腐蝕速度與時間的關(guān)系，盡可能選擇測定穩(wěn)定腐蝕速率的時間。關(guān)于局部腐蝕的速度比較復(fù)雜，通常不能用上述方法表示。