Korrużjoni tal-wiċċ u Teknoloġiji ta' Protezzjoni għal Materjali f'Ambjenti Ħarsix: Korrużjoni u Protezzjoni f'Kundizzjonijiet Atmosferiċi tal-Baħar

Materjali avvanzati jiffurmaw il-pedament u l-assigurazzjoni għall-kisba ta' prestazzjoni għolja, affidabilità għolja, disinn ħafif, u minjaturizzazzjoni f'tagħmir tal-aħħar-bħas-sistemi tal-enerġija nukleari, vapuri, vetturi tal-varar, satelliti, u vetturi aerospazjali. Bl-implimentazzjoni ta' proġetti strateġiċi kbar-inkluż inġinerija tal-baħar, stazzjonijiet spazjali, esplorazzjoni-spazjali profonda, vetturi tal-varar tqal-liftijiet, inġenji tal-ajru kbar, sistemi ta' trasport spazjali-art, u enerġija nukleari-komponenti ewlenin huma dejjem aktar meħtieġa biex joperaw b'mod affidabbli fuq ħajja twila ta' servizz taħt kundizzjonijiet estremi bħal veloċità għolja, temperatura għolja, pressjoni għolja, midja tqila, radjazzjoni, pressjoni għolja u tagħbija qawwija. Taħt dawn il-kundizzjonijiet ħarxa tas-servizz, il-korrużjoni tal-materjal u l-użu huma l-mekkaniżmi ta 'ħsara primarji u saru ostakoli kbar li jillimitaw l-iżvilupp ta' tagħmir ta '-high-end.

F'dawn l-aħħar snin, saret riċerka internazzjonali estensiva f'erba 'oqsma ewlenin: korrużjoni u protezzjoni, tnaqqis tal-frizzjoni u lubrikazzjoni, reżistenza għall-ilbies u tisħiħ tal-wiċċ, u tiswija u manifattura mill-ġdid. L-istudji ffukaw fuq mekkaniżmi ta' korrużjoni u teknoloġiji ta' protezzjoni għal atmosferi tal-baħar, ambjenti tal-baħar fond-, reġjuni ta' plateau kiesaħ, u ambjenti ta' radjazzjoni nukleari. B'mod parallel, industriji bħat-tħaffir aerospazjali u ġeoloġiku avvanzat-lubrikazzjoni solida ta' ħajja twila, lubrikazzjoni solida ta'-temperatura għolja, u teknoloġiji tat-twebbis tal-wiċċ. Biex testendi l-ħajja tas-servizz tat-tagħmir, il-qasam tal-manifattura mill-ġdid ġie stabbilit ukoll u riċerkat ħafna.

Din is-serje ta 'l-artikoli se tirrevedi l-istatus attwali ta' l-applikazzjoni u t-tendenzi ta 'żvilupp tat-teknoloġiji tal-protezzjoni tal-wiċċ tal-materjal taħt ambjenti ħarxa minn perspettivi multipli.

Nibdew biriċerka dwar it-teknoloġija tal-korrużjoni u l-protezzjoni.

Kwistjonijiet ta 'korrużjoni jinqalgħu flimkien mad-disinn tal-materjal u ilhom affettwaw il-ħajja tas-servizz. Hekk kif it-tagħmir ta'-livell għoli qed ikompli javvanza, l-ambjenti operattivi saru dejjem aktar severi, u jqiegħdu talbiet ogħla fuq il-protezzjoni tal-materjal. It-tagħmir militari, bħala komponent ewlieni tad-difiża nazzjonali, huwa kkaratterizzat minn tipi differenti, kwantitajiet kbar, perjodi twal ta 'ħażna, u ambjenti operattivi kumplessi. Tagħmir ta'-skala kbira bħal inġenji tal-ajru, vapuri, u faċilitajiet tal-enerġija nukleari huwa tipikament meħtieġ biex jopera b'mod affidabbli fuq perjodi twal taħt kundizzjonijiet ħorox. Il-korrużjoni ta' anki komponent wieħed tista' toħloq riskji sinifikanti ta' sikurezza u tikkomprometti l-prestazzjoni ġenerali tas-sistema.

Fost l-ambjenti naturali, l-ambjent tal-baħar huwa partikolarment aggressiv f'termini ta 'korrużjoni. Films tal-ossidu konvenzjonali jipprovdu protezzjoni limitata f'kundizzjonijiet tal-baħar. Skont statistika mhux kompluta, it-telf tal-korrużjoni tal-baħar jammonta għal madwar-terz tat-telf totali tal-korrużjoni tal-materjal, li jaqbeż ħafna lil dak f'ambjenti oħra. Fl-issettjar tal-baħar, il-korrużjoni hija mmexxija minn korrużjoni mekkanika, korrużjoni elettrokimika, u korrużjoni bijoloġika. Strateġiji ta 'protezzjoni korrispondenti jaqgħu fi tliet kategoriji ewlenin: għażla xierqa ta' materjal u disinn strutturali, protezzjoni tal-wiċċ ta 'materjali, u protezzjoni katodika bl-użu ta' kurrent impressjonat jew anodi ta 'sagrifiċċju.

Barra minn hekk, it-tixjiħ tal-materjal, l-erożjoni tar-riħ, u l-użu li joborxu f'reġjuni polari u ta'-altitudni għolja, kif ukoll sfidi ta'-temperatura għolja, pressjoni-għola, u radjazzjoni fir-reatturi nukleari, jeħtieġu wkoll attenzjoni mill-qrib.

Il-korrużjoni atmosferika tal-baħar hija kkawżata primarjament minn films likwidi rqaq iffurmati taħt kundizzjonijiet atmosferiċi umdi u hija l-aktar prevalenti f'reġjuni kostali sħan u umdi. Meta sustanzi li jniġġsu aċidużi jew partiċelli tal-melħ ikunu preżenti f'atmosferi tal-baħar ta'-temperatura għolja,-umdità għolja, il-korrużjoni tiġi aċċellerata aktar. Ambjenti bħal dawn jistgħu jwasslu għal korrużjoni ta' sottostrati metalliċi-per eżempju, korrużjoni lokalizzata fuq rivisti ta' armi ħfief esposti għal atmosferi tal-baħar. Jistgħu wkoll jikkawżaw falliment tal-kisi protettiv, bħat-tixjiħ tal-kisi, korrużjoni taħt-film, infafet, u tqaxxir waqt il-ħażna tal-munizzjon. Barra minn hekk, materjali mhux-metalliċi bħal gomma u plastiks jistgħu jgħaddu minn deformazzjoni, fraġilità, qsim, nefħa, u tkabbir tal-moffa taħt dawn il-kundizzjonijiet.

Il-protezzjoni tal-kisi tal-wiċċ bħalissa hija waħda mit-teknoloġiji kontra l-{0}}korrużjoni l-aktar applikati u effettivi għat-tagħmir militari. Id-disinn u l-għażla ta 'kisi protettiv għandhom jikkunsidraw bis-sħiħ l-ambjenti operattivi speċifiċi ta' tipi ta 'tagħmir differenti, u s-sistemi ta' kisi funzjonali għandhom jiġu żviluppati skont ir-rekwiżiti attwali. Pereżempju, l-ossidazzjoni mikro-ark ta 'ligi tal-manjeżju bl-użu ta' kontroll bipolari pulsat intwera li ttejjeb b'mod sinifikanti r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi.

Studji wrew li kisjiet Cr/GLC b'ħafna saffi b'perjodi ta 'modulazzjoni differenti depożitati fuq azzar li ma jissaddadx 316L permezz ta' DC magnetron sputtering jistgħu jtejbu b'mod notevoli l-frizzjoni u l-prestazzjoni tal-ilbies fl-ilma baħar artifiċjali. Għal strutturi tal-vapuri esposti ta 'spiss għall-ilma baħar, kisjiet taż-żingu jew tal-aluminju sprejjati bl-ark- huma komunement applikati biex jagħtu reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni tal-ilma baħar. Biex tindirizza l-adeżjoni mikrobjali u l-korrużjoni fl-ilma baħar, l-industrija tal-bini tal-vapuri adottat kisjiet intelliġenti b'funzjonijiet antifouling u antibatteriċi. Lil hinn minn dawn it-teknoloġiji konvenzjonali tal-kisi tal-wiċċ, approċċi oħra-bħal kisjiet elettroless ta' liga amorfa u kisjiet komposti tan-nanopartiċelli-urew ukoll potenzjal sinifikanti ta' applikazzjoni.

Kisjiet ibbażati fuq il-graffen-u kisjiet li jfejqu lilhom infushom saru hotspots ewlenin ta' riċerka fil-kisjiet tal-baħar kontra l--korrużjoni f'dawn l-aħħar snin. Ir-riċerka wriet li l-kisi tal-graffen jista 'jtejjeb b'mod sinifikanti r-reżistenza għall-ossidazzjoni meta mqabbel ma' substrati konvenzjonali ta 'Cu/Ni. Studji dwar il-kisi tal-grafene jiffokaw primarjament fuq sistemi ta 'kisi organiċi u inorganiċi. Ix-xogħol bikri wera metodi għall-preparazzjoni tal-kisi tal-graffen bl-użu tal-metakrilat tal-polimetil bħala mezz intermedju, li rriżulta f'reżistenza għall-korrużjoni mtejba sostanzjalment.

Graphene intuża wkoll biex jimmodifika kisjiet eżistenti. Pereżempju, iż-żieda tal-graffen mal-kisjiet epossidiċi li jinġarru fl-ilma intwera li ttejjeb il-prestazzjoni ġenerali tal-kisi meta mqabbla ma 'kisjiet epossidiċi konvenzjonali kontra l--korrużjoni. Fil-qasam tal-kisi inorganiku, ingħatat attenzjoni dejjem akbar għall-modifika tal-grafene. Ir-riċerka tindika li ż-żieda tal-graffen ma 'kisi inorganiku kontra l--korrużjoni tista' tikseb reżistenza għall-isprej tal-melħ sa 1,200 siegħa b'piż tal-kisi ta '100–150 mg/dm² biss, li juri titjib sinifikanti fil-protezzjoni mill-korrużjoni. Is-sostituzzjoni tal-kromju metalliku bil-grafen fil-kisi Dacromet irriżulta wkoll f'reżistenza tajba għall-korrużjoni filwaqt li offra ambjent aħjar favur l-ambjent.

Kisjiet kontra l-korrużjoni li jfejqu lilhom infushom{-fejqan jirrappreżenta klassi emerġenti ta 'kisjiet protettivi intelliġenti li jistgħu jirrestawraw ir-reżistenza għall-korrużjoni wara ħsara taħt kundizzjonijiet speċifiċi. Kisjiet eżistenti li jfejqu lilhom infushom huma ġeneralment ikklassifikati f'sistemi awtonomi u mhux-awtonomi. Kisjiet awtonomu li jfejjaq lilhom infushom tipikament jiddependu fuq aġenti li jiffurmaw film-inkapsulati jew inibituri tal-korrużjoni biex jissewwew żoni bil-ħsara. Ir-riċerka wriet li l-mekkaniżmi ta' polimerizzazzjoni interfacial-bħar-reazzjonijiet bejn l-isokjanati u l-ilma-jistgħu jimlew b'mod effettiv id-difetti wara l-ħsara fil-kisi. Studji oħra kkonfermaw li l-inkorporazzjoni ta 'inibituri tal-korrużjoni, bħal dodecylamine, f'kisjiet ta' raża alkidika tista 'tnaqqas b'mod sinifikanti l-korrużjoni.

Kisi mhux-awtonomu li jfejjaq waħdu-jistrieħ fuq stimuli esterni bħat-temperatura jew id-dawl biex iqanqal mekkaniżmi ta' tiswija. Pereżempju, sistemi ta' polimerizzazzjoni katjonika kkaġunati mill-ultravjola-dawl- ġew żviluppati biex jippermettu t-tiswija tal-kisi taħt espożizzjoni UV.