一、概述
金属的腐蚀是金属材料应用中急待解决的问题之一，它不仅造成了材料与能源的巨大浪费，而且威协着生产设备及人身安全。随着现代科学技术的发展，材料的应用范围日益扩大，使用条件更加苛刻，因此对材料的耐腐蚀性能也提出了更高的要求。虽然传统的表面防护方法(如电镀、化学镀、热浸镀、衬覆、涂料涂装及表面合金化)，在材料的防蚀中发挥着很大的作用，近二十年来，热喷涂技术的迅速发展，使材料防腐蚀不仅在涂层种类上，已由早期的耐大气腐蚀涂层发展到耐高温氧化、热腐蚀、熔融金属腐蚀、冲蚀、隔热等各种功能性涂层，而且在喷涂工艺上，已由火焰喷涂及电弧喷涂发展到等离子喷涂，爆炸喷涂及低压等离子喷涂，提高了焰流温度及喷射速度，使涂层的致密度及粘附强度有了很大的改善。
目前，热喷涂耐腐蚀涂层已在桥梁建筑、近海工程、化工机械、兵器、航空、航天、核工程等领域里获得了应用。导致的腐蚀。在涂层材料对金属基体为阴极的情况下，使这种隔离作用显得尤为重要。涂层材料对基体为阴极的情况下，虽然基体金属由于涂层的溶解而受到保护，但涂层的寿命将大大缩短。因此不论对阴极涂层、阳极涂层还是中性涂层(如氧化物陶瓷)，为提高其保护性能，延长使用受命，均要求涂层致密无孔，并进行封闭处理(也称保护处理)，提其抗蚀能力。
二、对耐蚀涂层的基本要求
1.涂层的致密性
防蚀涂层的主要作用是在金属与环境之间提供有效的屏蔽，防止水与氧气的渗透而由于件表面状及喷涂参数的某些变化，都会造成涂层各部分在均匀性、显微组织等方面的差异，而导致涂层腐蚀破坏。目前自控技术已开始用于喷涂，例如上海采用DDZ一I型仪表及QZY一603型空气过滤减压阀，分别对电流、电压及气体流量进行自动调节，保证了涂层的均匀性。J.D.Reardon等人在低压等离子体喷涂中，利用数控计算机对整个喷涂过程进行自动控制，获得了高质量的涂层。
2.粘附强度
涂层与基体的粘附强度是影响涂层使用寿命的重要因素。粘附强度是由基体的表面状态，焰流温度、喷射速度等喷射渗数决定的。目前发展起来的高能、高熔、高速等离子喷涂装置爆炸喷涂和低压等离子喷涂能显著地提高涂层的粘附强度，为苛刻条件下使用的耐蚀涂层的发展奠定了基础。
3.涂层的均匀性
由于件表面状及喷涂参数的某些变化，都会造成涂层各部分在均匀性、显微组织等方面的差异，而导致涂层腐蚀破坏。目前自控技术已开始用于喷涂，例如上海采用DDZ一I型仪表及QZY一603型空气过滤减压阀，分别对电流、电压及气体流量进行自动调节，保证了涂层的均匀性。J.D.Reardon等人在低压等离子体喷涂中，利用数控计算机对整个喷涂过程进行自动控制，获得了高质量的涂层。
三、几种耐蚀涂层现状
1 Zn、AI涂层
耐蚀性
在钢、铁的防腐中，锌、铝是应用十分广泛的一种护保涂层。锌、铝的电极电位均比铁低，在有电解质存在时，它们优先腐蚀，对钢、铁基体形成阴极保护。锌的腐蚀产物(Zno)，在雨水、天然水中很易溶解。因此锌涂层的防护寿命是由涂层厚度决定的。铝在喷涂之后，表面上形成一层致密的氧化膜(Al2O3)，在大气、海水及高温环境中，均有较高的抗蚀能力。对基体提供了有效的保护。一般讲来，0.08~0.23毫米的锌或铝涂层(氧乙炔火焰喷涂)，在工业大气，海洋大气或海水中，对钢铁构件的保护期为20年左右。为进一步提高涂层的腐蚀性能，通常再对热喷涂层进行封闭处理。封闭材料不仅应有很好的抗蚀能力，还应对涂层具有很好的浸润性。目前使用的有机封闭材料主要有聚氨基甲酸醋、酚醛塑料、乙烯清漆、乙烯树脂、环氧树脂等长效防腐涂料。经封闭处理的喷涂层，其耐蚀性能进一步提高。根据1983年2月，英国Metallisation公司组织的一次防腐蚀讨论会所提供的资料，用一层底漆加上一层聚氨基甲酸醋封闭的锌、铝热喷涂层，不仅对潮湿气氛、海洋大气具有很好的耐蚀抗力，而且可做为近海工程(如采油平台)飞溅带等的防护涂层，其极限防护寿命可达40一50年。(如表1)。
按照合金化的原理，在锌或铝中加入合金元素，以提高涂层的耐蚀性能是热喷铝、锌涂层的又一发展趋势。在锌中加入铝，可提高涂层的耐蚀性能。铝含量为30%时，锌一铝合金涂层的耐蚀性能最佳。因此，目前大量使用这种合金涂层。不过因为锌一铝合金加工困难，各国使用的锌一铝合金喷涂丝铝含量一般都不超过16%。A.Raman最近的研究表明，在Al粉中加入TiN，可显著提高涂层的抗蚀性。表2给出的是等离子喷涂的Al一TiN涂层在两种不同的腐蚀环境中的腐蚀试验结果。由表2可见，等离子喷涂的Al一TiN涂层较纯铝涂层具有较高的抗蚀能力。其中75帕Al+25帕TiN涂层的耐蚀性最佳。
2.自熔性合金涂层
自熔性合金是四十年代研制成功的，五十年代获得了工业应用。经过近三十年的发展，目前这类涂层可分为五大类:镍基、钻基、铁基、铜基及含碳化物钨的自熔性合金涂层。
l)镍基自熔性合金涂层
Ni一B一Si系是镍基自熔性合金的基本型式。在Ni一B一Si系中加入Cr、C就得到了目前应用广泛的Ni一CreeB一Si系自熔性合金。在这种合金中，Ni与Cr形成Ni一C:固溶体，Cr起固溶强化作用，并提高了合金的耐蚀性、耐磨性及高温氧化抗力。这类合金在海水、天然水、矿水、盐、碱、热硫酸(10%)无水氨、氢氧化按等介质中，均很高的耐蚀能力，对5%冷硝酸、冷浓氢氟酸、硫化氢气体也有较好的耐蚀性能。目前类合金在化工机械、轧钢设备、玻璃与塑料成型模具等方面已获得广泛应用。这类合金当前的发展趋势是:(i)合金向多组元发展。如加入Mo、Cu可进一步改善合金的工艺性能。又如，为了提高合金在高温下的耐磨蚀性，E.Lugscheider等人最近研制了一种用于核反应堆高温部件的耐磨蚀涂层，不仅在Ni一Cr一B一51中加入了W、Fe两种元素(其含量分别为8.5一9.5%、2.0一4.0%)，而且将Cr含量提高到30-32%，碳含量提高到1.2一1.5，使合金的高温耐磨蚀性能显著提高。(ii)改进重熔工艺。以激光与电子束为热源，对涂层进行重熔处理，是重熔工艺的最新进展。与火焰重熔相比，不仅涂层密度高，氧化物含量少，而且还可以减少工件变形、提高重熔速率。目前上述工艺已在齿轮、轴类、汽缸套、阀等工件上获得应用。
2)钻基自熔性合金涂层
钻基自熔性合金具有最佳的综合性能。其耐蚀、耐磨、耐热性十分优异，在1080℃下仍具有很高的氧化抗力。但此种合金是所有自熔性合金中最贵的一种，而且钻又是一种战略物资，因此目前多用于宇航工业。
3)铁基自熔性合金涂层
铁基自熔性合金的耐蚀性能较差，特别对氧化性耐蚀介质，其耐蚀抗力更低。尽管各国均有以铁代镍的想法，但目前的研究工作主要针对耐磨涂层，有关耐蚀涂层的研究正在探索。我国镍、铬资源不算丰富，进一步发展铁基自熔性合金，提高其耐蚀能力，是一项有重要意义的工作。
3.MCrAIY型合金涂
MCrAIY型(M表Ni、Co、Fe中的一种或两种)涂层，是为高温合金的防护而发展起来的。
高温氧化与热腐蚀是燃气轮机、大型内燃机中高温部件失效的主要原因。在高温作用下，氧不仅能与金属表面发生反应生成氧化物，而且能扩散到金属内部发生内氧化，破坏晶界结构，从而使机械疲劳与热疲劳强度降低，最终导致工件断裂。特别当燃油中含有S，V等杂质或燃烧中从海洋环境吸入钠盐时，会生成低熔点物质(如Na2SO4·NaSO4、Na2SO4·CoSO4、V2O5等)沉积在高温工件表面上，使高温腐蚀加剧。涂层用于高温合金的防护已有二十多年的历史，开始主要为包埋渗铝等扩散型涂层，随着表面防护与强化技术的发展，化学气相沉积、物理气相沉积(PVD)、溅射、等离子喷涂的MCrAIY型涂层已用于高温合金的防护。采用先进的封闭技术，使等离子喷涂的MCrAIY型涂层的防蚀效果，已达到PvD的水平。目前这种涂层已在燃气轮机的动、静叶片、涡轮盘，内燃机的活塞、活门中获得应用，等离子喷涂MCrAIY类涂层的典型成分。
未完待续
图略
参考文献略
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