摘要
舰炮是海军各类水面舰艇不可或缺的武器系统组成部分，攻防两端都能起到关键作用。舰炮长期在海洋盐雾环境下服役，腐蚀状况严重。舰炮身管作为舰炮的核心组成部分，在严苛的海洋腐蚀气氛作用下服役寿命大为降低。分析舰炮所处服役环境特点、降低和减缓舰炮身管腐蚀程度和速率、延长舰炮身管在海洋环境下服役寿命具有极大的军事意义和经济价值。分别采用电镀方法和电弧离子镀方法在舰炮身管材料表面制备防腐铬涂层，结合舰炮海洋服役环境特点，针对性地设计了盐雾腐蚀实验、电化学实验和高温腐蚀实验来观察两种铬涂层在多种腐蚀条件下的腐蚀现象，探究腐蚀失效原因并比较抗腐蚀性能。借助SEM、XRD、EDS等分析测试手段，对两种铬涂层腐蚀实验前后的形貌与物相组成进行分析，得到了如下结果:电化学实验中舰炮身管材料、电镀铬涂层、电弧离子镀铬涂层的腐蚀电流密度依次降低，其中电弧离子镀相较于舰炮身管材料降幅高达92.3％，电镀铬涂层的微裂纹降低了其耐腐蚀性能，电弧离子镀铬涂层表面较为致密较为平滑，形成的致密氧化膜在阻止电子向表面迁移方面起到了关键作用，电化学腐蚀仅发生在涂层表面。盐雾实验中，无涂层保护的舰炮身管材料出现腐蚀分层现象，外层为β-FeOOH内层为Fe3O4，形成的电化学反应也加剧了舰炮身管材料的腐蚀速率。电镀铬涂层由于固有微裂纹的存在，使腐蚀介质容易在裂纹处堆积形成可溶性氯化产物并在舰炮身管材料与涂层之间形成空腔，空腔的形成导致裂纹加宽，增加了腐蚀产物与舰炮身管材料基体的接触面积，腐蚀产物开始在空腔内堆积膨胀使电镀铬涂层失效。电弧离子镀铬涂层液滴部位是其薄弱环节，优先开始腐蚀，但程度好于电镀铬涂层。高温腐蚀实验中，舰炮身管材料腐蚀产物疏松且有剥落行为发生。电镀铬涂层同样生成了疏松多孔腐蚀产物，并由裂纹渗透至基体导致剥落，使舰炮身管材料暴露在腐蚀介质中，但是由于舰炮身管材料反应生成的氯化产物难以在氧势较低处氧化，腐蚀并没有进一步加剧。电弧离子镀铬涂层高温腐蚀未见明显失效行为，表面生成的氧化膜与基体结合较为良好，氯元素难以在氧化膜，基体界面富集。通过上述实验结果可知:铬涂层作为一种舰炮身管外表面防护方法效果明显，两种不同制备方法所得的铬涂层均对舰炮身管材料起到保护作用，但是电弧离子镀铬涂层抗腐蚀性能明显好于电镀铬涂层。
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