船用多功能數(shù)控機床耐鹽霧腐蝕設(shè)計*＊

孫椰望 張甲英 張之敬 徐濱士 王 欣 劉 坤

(①北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院，北京 100081;②裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)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(shù)控機床所處艦船環(huán)境具有典型的鹽霧腐蝕特點，所以機床設(shè)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(xué)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(huán)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(huán)氧樹脂類油漆應(yīng)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(jīng)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(yōu)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(xì)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(zhì)易造成電化學(xué)腐蝕，其腐蝕機理為:

首先，在原電池環(huán)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(huán)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(xiàn)鐵銹:

由于，鹽霧中具備充足的氧氣，從而造成電化學(xué)反應(yīng)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(zhì)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(dǎo)致金屬的氧化膜出現(xiàn)小孔，加速金屬腐蝕。

2 耐鹽霧腐蝕技術(shù)

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(zhì)、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(shù)控機床耐鹽霧腐蝕方案

針對上述方法，結(jié)合船用數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點，整合耐鹽霧腐蝕可靠性、工藝性和經(jīng)濟性的因素，采用如表2 所示技術(shù)方案。

4 船用多功能數(shù)控機床防鹽霧腐蝕結(jié)構(gòu)特點

船用多功能數(shù)控機床制造過程依據(jù)表2 所示耐鹽霧腐蝕方案進行，其典型結(jié)構(gòu)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(shù)控機床的耐鹽霧腐蝕結(jié)構(gòu)制造過程。

表1 耐鹽霧腐蝕方法比較

表2 船用多功能數(shù)控機床耐鹽霧腐蝕方案

5 結(jié)語

艦船裝備的耐鹽霧腐蝕設(shè)計是一項綜合應(yīng)用型工程設(shè)計，不應(yīng)該將方案拘泥于單一的防腐蝕方式，需要結(jié)合不同結(jié)構(gòu)特點制定適用性方案，從而達到工藝性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性整體最優(yōu)的特點。

船用多功能數(shù)控機床的耐鹽霧腐蝕設(shè)計是針對鹽霧化學(xué)腐蝕的特點進行的可靠性、經(jīng)濟性、適用性設(shè)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(shù)控技術(shù)的耐鹽霧腐蝕要求;并且相應(yīng)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(shè)計提供借鑒。

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