船用多功能数控机床耐盐雾腐蚀设计*＊

孙椰望 张甲英 张之敬 徐滨士 王 欣 刘 坤

(①北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081;②装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京 100072;③山东鲁南机床有限公司，山东 滕州 277500)

船用多功能数控机床所处舰船环境具有典型的盐雾腐蚀特点，所以机床设计过程需要充分考虑防盐雾腐蚀的特点。为了抵御盐雾腐蚀的电化学腐蚀特性，目前常用的方法主要有涂料、阴极保护、喷涂涂层和使用防腐蚀材料等耐盐雾腐蚀的方法［1-4］。防盐雾腐蚀舰船油漆涂料具有耐水、耐盐雾、耐酸碱、耐老化、耐高温以及防止生物附着生长的功能，主要包括:环氧树脂富固化金属粉油漆、聚氨脂自封闭漆、氯化橡胶类、沥青聚酯类油漆等［5-7］。由于氯化橡胶类油漆含有CCl4，容易破坏臭氧层，沥青聚酯类油漆具有二恶英毒素;所以，环氧树脂类油漆应用较多［8］。阴极保护法防腐蚀主要采用金属锌的牺牲阳极起到保护钢铁的盐雾腐蚀效果［9］。喷涂涂层盐雾防腐法经历了热喷涂Zn、Al、Zn-15%Al、Zn -Al -Re 和Zn -Al -Mg -Re等涂层的历程［10-12］，逐渐形成了综合考虑各金属优势互补的保护方案:Zn 的阴极保护作用、Al 的钝化作用、Re 的细化涂层孔隙以及Mg 的自封闭效果［13-16］。同时，塑料制品作为成本低廉的防盐雾腐蚀材料得到了广泛使用［17］。

1 盐雾腐蚀机理

海洋盐雾含有大量的氯离子、钠离子和氧气，容易附着在物体表面形成电解液膜，对于钢铁等金属材质易造成电化学腐蚀，其腐蚀机理为:

首先，在原电池环境中，金属由于电极电位低，失去电子，成为电池阳极:

其次，留在阴极的电子，在潮湿的环境下，被水膜中的氧气氧化，成为氢氧根离子:

最后，电解液中出现铁锈:

由于，盐雾中具备充足的氧气，从而造成电化学反应链不断进行，从而造成钢铁腐蚀不断加剧。同时，由于盐雾的主要腐蚀介质为氯离子，氯离子具有很小的水合能，容易单独吸附在金属表面;并且氯离子的离子半径很小，容易穿过金属表面氧化层，排挤氧化物中的氧，形成可溶性的金属氯化物，导致金属的氧化膜出现小孔，加速金属腐蚀。

2 耐盐雾腐蚀技术

基于金属的盐雾腐蚀机理可知，耐腐蚀的措施可以采用耐盐雾腐蚀材质、金属保护和隔绝氧气的方法。几种方法的特点比较如表1 所示。

3 船用多功能数控机床耐盐雾腐蚀方案

针对上述方法，结合船用数控机床的结构特点，整合耐盐雾腐蚀可靠性、工艺性和经济性的因素，采用如表2 所示技术方案。

4 船用多功能数控机床防盐雾腐蚀结构特点

船用多功能数控机床制造过程依据表2 所示耐盐雾腐蚀方案进行，其典型结构如图1 所示。

图1 所示表明表2 所示方案能够较好地适用于船用多功能数控机床的耐盐雾腐蚀结构制造过程。

表1 耐盐雾腐蚀方法比较

表2 船用多功能数控机床耐盐雾腐蚀方案

5 结语

舰船装备的耐盐雾腐蚀设计是一项综合应用型工程设计，不应该将方案拘泥于单一的防腐蚀方式，需要结合不同结构特点制定适用性方案，从而达到工艺性、稳定性和经济性整体最优的特点。

船用多功能数控机床的耐盐雾腐蚀设计是针对盐雾化学腐蚀的特点进行的可靠性、经济性、适用性设计。

文中所采用的具体实施方案能够较合理地满足船用多功能数控技术的耐盐雾腐蚀要求;并且相应的耐盐雾腐蚀方法包含了目前舰船装备耐盐雾腐蚀所需方法的典型要素，能够为舰船及其装备的耐盐雾腐蚀方案设计提供借鉴。

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