耐候钢锈层在大气环境中的防护机制及其稳定化处理技术

摘要

耐候钢能够自发形成具有防护作用的锈层.稳定致密且贴附表面的锈层能够有效地阻碍腐蚀介质与基体的接触，可在自然环境中发挥优异的耐腐蚀性.本文从锈层结构、锈层成分和形成机制等方面对耐候钢的锈层保护性能进行了阐述，讨论了初期锈层的形成过程，明确了锈层复层结构的精细划分以及各层腐蚀产物对耐候钢耐蚀性的实际贡献.详细分析了合金化元素、环境因素（盐度、温度、湿度、辐照等）对保护性锈层形成和稳定化的影响机制，明确了传统的Cr、Cu、Ni等合金元素以及Sn、Mo、稀土元素等其他元素对有效腐蚀产物的形成、锈层形核、锈层致密性或粘结强度等的作用机制.目前针对锈层耐蚀性的研究工作正在向人工智能、先进传感器和大数据技术等新兴领域扩展，但在复杂大气环境（如海洋–工业大气复合环境）对锈层形成的作用机制、多种合金元素共存的影响等方面还存在明显不足.更重要的是，由于完整稳定锈层的形成条件苛刻，在恶劣环境中甚至难以形成保护性锈层，仍然需要相应的防护措施.详细讨论了现有的锈层稳定化处理技术，从涂膜技术、喷淋技术、锈层表面重构技术等方面阐述了现有的主要技术路线，对提升耐候钢的可靠性、稳定性和适用性具有重要意义，高效环保的锈层稳定化处理技术将是未来重要的发展方向之一.

关键词

耐候钢 / 大气腐蚀 / 锈层 / 合金化元素 / 环境 / 锈层稳定化处理

基金资助

山东省特钢材料与装备创新创业共同体重点研发资助项目（2022TGGTT0103）; 山东省自然科学基金资助项目（ZR2023ME063）; 国家自然科学基金铁路联合基金资助项目（U2368209）