七大新型防腐涂层让铜合金辉煌依旧

2017-02-08 12:07:42 作者：本网整理来源：网络分享至：

Cu及铜合金优异的金属特性，其被广泛地应用于国民经济的各个领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于Al。

Cu及铜合金为什么容易腐蚀呢？

由于Cu 的电极电位比较正，长期处在含氧的水、酸中或者含有 Cl- 、NH4＋的溶液以及在高温、高盐分的海水及海洋大气氛围中，则会产生较严重的腐蚀。例如用镍铝青铜、高锰铝青铜等制造的冷凝器、螺旋桨、螺旋桨导流罩等海洋船舶构件发生海水侵蚀；铝青铜和锰青铜等制造的海水泵阀、海水管线、轴套等船舶零部件在化学腐蚀和机械磨损下极易老化或失效。后期维修费用较高，而换新的代价则更为昂贵。

因此，采用防腐涂层对铜合金表面进行表面防护显得十分迫切与必要。常用的铜合金表面防护技术主要有溶液沉积法、铸渗法、化学热处理法、喷涂技术、表面内氧化法、辉光离子渗钛法、气相沉积技术以及激光熔覆技术等，最新研究进展主要包括以下几方面：

1、金属涂层

铜合金表面金属涂层

金属涂层不仅可以弥补铜合金表面在强度、硬度、抗高温以及耐磨性等性能方面的不足，还能够使铜合金表面的抗腐蚀能力得到有效提高。铜合金表面金属涂层主要包括：

（1）单一金属涂层：如纯 Cr、纯 Ni、纯 Ti 等，二元合金涂层如 Cu-Zn、Sn-Zn、Ni-Co、Ni-Fe、Ni-B、Ni-P 等，

（2）多元合金涂层：如 Ni-Co-W 、Ni-Fe-W、Ni-W-P、Pb-Sn-Sb 等，陶瓷涂层 Al 2 O 3 、TiO 2 、TiB 2 、ZrO 2 、WC 等；

（3）陶瓷/金属复合涂层：如 WC-Co、TiB 2 -Cu 等。

将金属涂层与表面制备出具有超疏水结构的金属涂层可以获得理想的抗腐蚀效果。马壮等采用火焰喷涂技术制成陶瓷/渗铝复合涂层未封孔时的耐酸蚀能力和耐盐蚀能力分别是纯铜基体的 5 倍和 5.04 倍，封孔后的耐酸蚀能力和耐盐蚀能力分别是纯铜基体的16.3倍和25.65倍。之后，他们又采用热化学反应方法在工业纯铜表面制备了稀土/陶瓷复合涂层以及煤矸石/陶瓷复合涂层，这两种陶瓷复合涂层均能在H2SO4 溶液、NaCl 溶液以及石油中为铜基体提供有效的保护。

2、合成树脂防腐涂层

合成树脂是由乙烯、氯乙烯、丙烯等低分子单体通过聚合反应人工合成的一类高分子化合物。以合成树脂为主要成膜物质涂刷在酸化处理过的铜合金产品表面，干燥固化后形成合成树脂涂层。复合改性合成树脂防腐涂层不仅成本和施工要求低，其抗水性和抗渗漏性强，耐化学品腐蚀性强，绝缘性好，与铜合金基底的附着力强，机械强度高，固化收缩率低。复合改性和环保树脂涂层是未来的发展方向。

白雪等采用聚氨酯改性环氧树脂、改性芳香胺固化剂、云母氧化铁红颜料制备出一种用于铜合金表面的海水管路防腐涂层，经北海海域在 1 a 的铜合金管路上实际使用后，涂层没有出现鼓泡、脱落、锈蚀等现象，能够为船舶上的铜合金海水管路提供良好的保护。

国内外研究人员发现利用纳米材料如蒙脱土、碳纳米材料、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米铜等对合成树脂进行改性，可以使其耐腐蚀性、高温耐磨性等较普通改性树脂有大幅度的提高。

3 、溶胶-凝胶涂层

溶胶-凝胶涂层的制备大多以金属醇盐、无机盐为原料，在水、催化剂等的共同作用下，辅以机械搅拌等方法促进其水解和缩合反应形成溶胶，溶胶中的粒子相互交联固化干燥后即形成溶胶-凝胶涂层。溶胶-凝胶法工艺设备简单，成膜均匀。

应用：

有机硅溶胶-凝胶涂层兼具有机材料高韧性、高致密性和无机材料高耐磨、高耐热性。对青铜制品及其他多种金属可实现有效的户外保护。

4、石墨烯防腐涂层

石墨烯独特的碳原子单片层纳米结构具有超大比表面积、超高硬度、超强导电性和导热性等特性，能够在金属和腐蚀介质之间起到有效的物理阻隔作用。另外，纳米结构石墨烯可以充分发挥其小尺寸效应填补到涂料的缺陷中，阻碍小分子腐蚀介质的侵蚀，起到钝化镀层金属的作用。石墨烯涂层的制备方法包括机械剥离、液相以及气相剥离等物理方法，也包括。

利用化学气相沉积（CVD）、氧化还原等化学方法在Cu表面覆盖石墨烯薄膜，可使腐蚀电流密度远小于纯铜，腐蚀速率比纯铜慢了约7倍。

5、超疏水表面防腐涂层

铜合金表面防水涂层

根据自然界中的“荷叶效应”，研究人员采用一定的技术手段对铜合金表面进行形貌调控，提高材料表面静态接触角，使液体介质不易渗入基体从而起到有效的自清洁和防腐蚀作用，即表面具备超疏水能力。将超疏水表面与各种防腐涂层相结合，制备出具有超疏水性能的复合防腐涂层将会在铜合金防腐领域发挥更大的作用。

6、自组装单分子膜

自组装单分子膜是指有机活性分子利用化学键作用自发吸附在基体表面从而形成的一层有序致密的单层分子膜，其制备方法简单，只需将基体浸入到含有有机活性分子的溶液中即可自发成膜。按有机分子头基种类不同可以将铜合金材料表面的自组装单分子膜分为烷基硫醇类、硅烷类、希夫碱类、脂肪酸类等……氨基酸类化合物、吡咯烷二硫代氨基甲酸铵、葡萄糖酸盐等环境友好型自组装体系成为研究热点。

铜合金表面缓蚀剂保护膜