費敬銀

西北工業大學 （710072）

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摘要

在潮濕的含有多種鹽分的海水及海洋性大氣環境中，通常選用鍍鎘防腐層來保護鋼鐵構件。低氫脆（LHE）鎘鍍層也是常用的飛機強度材料（超高強度結構件）必用的表面防腐鍍層。雖然一直有人希望用鋅基合金（鋅-鎳合金、鋅-錳等）、以及鋅基合金復合鍍層（如TiO2光生陰極－犧牲陽極復合鍍層）取代鍍鎘層，但是，至今未在軍工品的關鍵部件上獲得廣泛應用。本公司研究發現，FJY電刷鍍鎳-鎘合金犧牲陽極性鍍層，既可對鋼鐵構件具有犧牲陽極保護作用，又具有較好的抗磨損性能，可作為新一代海洋性環境大型鋼構件的表面的高耐蝕、耐磨鍍層使用。

關鍵詞：刷鍍 鍍鎘 鎳-鎘合金 高強鋼防腐 海洋防腐 軍艦防腐 潛艇防腐 水上飛機防腐 

1. 前言

裸露在潮濕大氣環境中、由碳鋼、低合金結構鋼制造的鋼鐵構件，很容易發生銹蝕。即使使用含鉻量大于13%的高鉻鋼（如普通不銹鋼等）制成的結構件，也難以抵抗海洋環境中Cl—所導致的局部腐蝕。因此，對于在海洋環境中服役的鋼鐵構件而言，為了防止腐蝕，必須對其進行表面防腐處理、或采用電化學保護技術對其進行陰極保護。

近年來，伴隨著刷鍍技術的快速發展，采用FJY系列刷鍍耐蝕鍍層（如鋅－鎳合金、鋅－鈷合金、鎳－磷合金、鎳－鎘合金等）、并實施恰當鍍后表面改性處理的新型防腐方法，對重要的鋼構件（鐵路軌道、導航裝備、航空發動機渦輪等）進行表面防腐的應用案例越來越多，該方法已逐步成為解決室外大型鋼鐵構件腐蝕問題的有效方法。

2. 鎳-鎘合金鍍層特性簡介

一般認為，鍍鎘層在潮濕的含鹽環境中具有良好耐蝕性的原因有二：1.處在在中性氯化物水溶液中金屬電偶序列表中，鎘與鋼鐵相鄰，略負于鋼鐵材料，屬于犧牲陽極性鍍層；2.鎘的腐蝕產物膜密實而穩定，對基體有機械保護作用。

如果在鎘鍍層引入適量的鎳形成鎘-鎳合金鍍層，使其自腐蝕電位更接近鋼鐵的自腐蝕電位，當鍍層與基體形成腐蝕微電池時，腐蝕微電池的驅動電勢更小，腐蝕電流更低，鍍層的耐蝕壽命就會更長。此外，鎳元素的引入，對鎘鍍層有合金強化作用，鎳-鎘合金鍍層的機械強度會明顯提高，抗摩擦、磨損能力進一步增強。

FJY電刷鍍技術工作室經過多年的潛心研究，開發出了通過調節鎳-鎘合金鍍層中的鎳含量，可調整合金鍍層的自腐蝕電位，并找到了鍍層性質轉變的鎳含量臨界值（Ni：71.64%）。當鎳含量低于臨界值時，鎳-鎘合金鍍層為犧牲陽極鍍層，反之為陰極性鍍層。

3. 耐蝕合金（含鎳-鎘）FJY電刷鍍工藝及說明

（1）工藝流程：

機械除銹 → 溶劑去油 → 鍍前處理（電凈、活化、鍍底鎳） → 刷鍍鎳基防腐層（根據防腐要求選擇鍍層種類）→ 鍍后防腐改性處理（陰極鈍化、防腐強化處理等） → 涂油性緩蝕劑保護膜 → 定期檢查、護養。

（2）工藝說明：

1. 鍍前處理：鍍前處理是保證鍍層與基體有良好結合力的關鍵步驟。與普通碳鋼的鍍前處理方法不同，對于含有鉻、鎳等易鈍化元素的合金鋼（如40Cr、35CrMo、925A等），必須采用FJY系列鍍液專用于合金鋼刷鍍的鍍前處理溶液，才能保證鍍層與基體的結合力。

2. 刷鍍鎳基防腐層：

對于靜態環境下（無機械摩擦、沖刷等）的防腐，可選用硬度較低、防腐性能良好的陽極性鍍層（如鋅－鎳、鋅－鈷、鋅、鎘鍍層等）。鍍覆有陽極性鍍層的構件，如果不是長期浸泡在海水中，該構件一般不會出現鐵銹點。

對于動態環境下（伴隨機械摩擦、沖刷等）的防腐，須選用硬度較高、且有較好防腐能力的鎳及其合金基鍍層（如耐磨鎳、鎳－磷合金鍍層等）。由于這些合金鍍層都屬于陰極性鍍層，所以，只有當鍍層完全覆蓋鋼鐵基體時，才能對鋼鐵構件有保護作用。反之，會加速基體的腐蝕。

特別需要強調的是，一般認為鎳-磷合金有較好的耐蝕性，這種認知存在片面性。實際上，只有具有非晶態結構的鎳-磷合金具有良好的耐蝕性，而具有晶態結構的鎳-磷合金與常規鍍鎳層的耐蝕性相差不大。即使是非晶態結構的鎳-磷合金，當鍍層有破損、孔隙時，依然會以形成腐蝕微電池方式促進鋼鐵基體的腐蝕。

3. 刷鍍鎳-鎘防腐層：

當選用組成合適的鎳－鎘合金鍍層作為防護鍍層時，該鍍層兼有上述兩類鍍層的綜合優點（既具有可靠的犧牲陽極保護特性、又有一定的程度的耐磨損性能）。也可采用雙層刷鍍的辦法解決腐蝕磨損問題。即先鍍一層耐磨鎳基鍍層，再鍍一層犧牲陽極保護鍍層（如鎘鍍層等）。

4. 鍍后防腐改性處理：鍍層都會存在微觀缺陷（如針孔、厚度不均、漏鍍等）。為了避免出現因鍍層存在微觀缺陷而導致耐蝕壽命降低的問題，應對鍍層進行鍍后防腐處理（陰極鈍化、防腐強化處理等）。通過鍍后防腐處理加工，可進一步提高鋼鐵構件的防銹能力。

4. 刷鍍設備及耗材

對于光潔鋼鐵構件的表面防腐而言，使用犧牲陽極性鍍層進行表面防腐時，鍍層厚度多為8～15微米。若使用陰極性表面保護層（如非晶態鎳-磷合金），則需要鍍層致密而無孔隙，鍍層厚度25～30微米（若構件表面粗糙的構件，應適當增加鍍層厚度）。為了可靠地控制防腐鍍層的厚度，建議使用FEIST鍍層厚度實時監控刷鍍電源(TY100A-15V-3型）進行刷鍍施工。本文與防腐刷鍍相關的原（輔）材料均由FJY電刷鍍技術原創者提供。

5. 相關應用

通過不斷地自主創新和廣泛的國內外合作，在電刷鍍技術的創新性研究與應用方面擁有百余項具有自主知識產權、適用于不同應用領域的FJY系列電刷鍍技術與工藝，廣泛應用于關鍵工程項目中（如航天飛行器、大型運載火箭、洲際遠程導彈、超音速翼型風洞、移動式導彈發射車、超速爆破、高能物理、核電、風電、太陽能等）的研制與生產。與本文相關的FJY防腐刷鍍技術應用相關的部分實例如下：

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