机载产品海洋盐雾腐蚀及防护措施

许思梦

摘要：为保证现代机载产品能够在复杂多变的海洋环境中高效的工作，产品零件一般选用强度高、工艺成熟、加工性能优良的合金金属材料。本文介绍了金属在海洋环境下的腐蚀机理、特点及防护措施。

关键词：盐雾;腐蚀;防护措施

金属材料机载产品中被广泛使用，海洋环境复杂多变，尤其是防盐雾腐蚀，是保证机载产品适应海洋环境的关键，有效提高产品可靠性。金属材料在海洋中容易发生腐蚀，影响产品的可靠性，为保证机载产品的高可靠性，必须采用有效的防护措施。从而提高产品的可靠性。

1.海水腐蚀的机理

海水是一种含有多种盐类近中性的电解质溶液，并溶有一定氧，这就决定了机载产品采用金属材料较易发生吸氧腐蚀，因合金金属浸入海水中，其表面层物理化学性质的不均匀性，如成分的不均匀，以及界面处海水物理化学性质的微观不均匀性，导致金属容易在表面形成许多微电池，金属易发生局部腐蚀，电位低的阳极区域发生氧化反应，根据腐蚀原因得出合金发生的电化学腐蚀：阳极：R→Rn++ne在电极电位相对较高阴极区域发生氧的还原反应：阴极：O2+H2O+4e→4OH-除镁合金以外，其他所有的合金金属材料在海洋盐雾环境中都易发生阳极电化学反应，加速腐蚀，金属材料在海水环境中容易发生腐蚀，有规律的整体腐蚀是可以通过设计保证在寿命期限内的性能及强度要求，但对于可能发生的局部腐蚀就难以预防，为保证产品的可靠性，需要了解金属材料在海水中可能发生的局部腐蚀，在设计过程中加以规范，具体如下：

电偶腐蚀：在海水盐雾环境中，产品零件中如果存在不同的金属相互接触，局部存在电位差，形成原电池，就容易发生电化学反应，电位相差越大，腐蚀速度就越大。

晶间腐蚀：金属材料的成分不均匀，相的不均匀，晶间存在缺陷，易发生腐蚀。应力腐蚀：在局部受力，特别拉应力的情况下，金属材料在特定的环境条件下有可能发生应力腐蚀。

缝隙腐蚀：零部件存在大小不同的缝隙，特别是在0.025～1mm之间的缝隙，流体易形成滞留状态，非常容易腐蚀，产品设计时应尽量避免有缝隙。小孔缝隙：因为有些金属有自钝化特性（如铝合金），在海洋盐雾环境中易形成“白斑”。

磨损腐蚀：腐蚀性流体和金属表面间的相对运动，引起金属的加速磨损和损坏，一般这种运动的速度很高，同时还有可能发生机械磨损。

2.防护措施

针对金属在海洋环境条件下的腐蚀机理，不同的局部腐蚀采取不同的防护措施，达到防护目的。

2.1合理的选材

选材时既要考虑材料的機械性能和工艺性，又要考虑材料的耐蚀性和经济性，如在铝合金系列应优先选择耐蚀性较好的铝镁系、铝硅镁系，由于产品不是由单一金属材料组成，应考虑各零部件材料的电位序列，尽可能选择电位差较小的金属。在机载产品中一般允许的金属电位差小于0.25V。如结构件选用少量的材料，可以选择在海洋盐雾环境耐蚀的金属，如：不锈钢、钛合金、镍基合金。以下对常用材料的一些分析：

2.1.1铝和铝合金

铝及铝合金由于具有密度小、塑性好，机械性能优良，在机载产品中大量使用，对强度要求不高的壳体、支架等采用，但由于铝元素比较活波，铝及铝合金在海水中容易腐蚀，为了保证产品的可靠性，铝及铝合金一般要先在表面防护处理，才能使产品零件具有防腐蚀能力。

2.1.2钛合金

钛合金具有强度高、密度较小、耐蚀性好，近年来受到广大设计师的青睐，但钛合金价格成本较高，一般在关键部件选用。

2.1.3不锈钢

不锈钢强度高、耐磨、耐腐蚀、易加工，但由于密度较大，限制了这类材料在机载产品上的应用，尤其最近复合材料的快速发展，在一些地方被大量替代。

2.2结构设计

设计零件时在满足技术条件的前提下，尽可能减少死角、棱角、焊接缺陷和缝隙，有利于零件防腐，特别是缝隙尤其难以预防。在无法避免异种金属接触是应考虑隔开材料，可以考虑添加非金属垫片等。

2.3表面防护

机载产品要考虑整机的电磁兼容及散热，仅仅靠材料本身很难达到海洋环境下的三防要求，通常对零件表面采用一些防护措施来提高产品的防护能力。

2.3.1表面金属镀层

通过电镀、喷涂等方法使稀有金属附着在一般金属零件上，金属镀层要求均匀致密、表面光洁、耐摩擦、耐盐雾腐蚀性很好。可以有效地保护底金属。由于稀有金属量很少，价格昂贵，所以金属镀层防护的方法仅用于要承受较大摩擦力的零件，如弹簧、螺钉、螺栓。机载产品中常见的镀层有铜、锌。在多次盐雾试验中发现，镀锌的钢制螺栓、弹簧都生锈，无法通过试验，而镀隔的钢制螺钉、垫圈等却可以顺利通过试验，这说明镀锌层的盐雾防护能力不够，机载设备零件应选取镀隔层表面。

2.3.2无机涂层

采用阳极氧化、化学氧化等工艺在金属零件表面生成一层致密保护氧化膜，氧化膜化学稳定性比较好，可以起到阻隔盐雾腐蚀的作用。经酸阳极化后的铝合金表面可形成厚达几十到微米的氧化膜，它与底金属结合非常牢固，盐雾防护能力好，在实验室盐雾试验后没有明显变化，而且采用氧化等工艺措施相对简单，经济成本相对较少，在产品中应优先考虑此防护工艺措施。

2.3.3有机涂层

有机涂层就是通常所说的漆，是一种高分子混合物，用以保护和装饰产品表面，使其免受侵蚀。许多涂料对盐腐蚀介质显示化学惰性，且介电常数高，阻止原电池的形成，因此金属表面涂漆后，金属就与环境被隔开，起屏蔽作用。由于机载设备寿命周期长、环境复杂、温度范围宽，所以在选择涂层时除考虑盐雾防护性还必须考虑材料的耐氧化性、耐候性、耐磨性、耐热性。现在市场涂料能满足防腐要求有很多，海洋环境常用环氧类做底漆，聚氨酯磁漆等。

3.总结

在设计机载设备时，设计结构零部件时应了解海洋环境下的盐雾浓度、PH值等具体环境。然后根据具体条件选择适当的材料、零部件的正确设计以及表面处理，防止产品局部腐蚀的发生，提高产品可靠性。

参考文献：

[1]邱成.李月芹，电子设备结构设计原理【J】.科学与技术，2018.12.

[2]赵麦群雷阿丽，金属的腐蚀与防护【J】.中国化工贸易，2015.12.