12014.06 腐蚀防护之友

2 腐蚀防护之友 2014.06

主管单位

中国科学技术协会

主办单位

中国腐蚀与防护学会 国家材料环境腐蚀平台

承办单位

北京丰盈环蚀工程技术有限公司

高级顾问：师昌绪 曹楚南 柯　伟 干　勇

徐滨士 侯保荣 李鹤林

编委主任：陈光章

副主任：李晓刚

常务副主任：胡为峰

编委（排列按姓氏笔画）：

王光雍 王福会 毕士君 张启富 左　禹 朱立群 朱　峰

乔利杰 李　劲 许淳淳 齐慧滨 邸建军 李金桂 李久青

吴金岳 吴建华 吴荫顺 吴　浩 张立新 张　炼 张钦京

陆　峰 杨德钧 林　安 林昌健 林玉珍 张小红 高学奎

顾卞丽 郭兴蓬 曹　备 程玉峰 韩恩厚 蔡可忠 蔡文达

《腐蚀防护之友》简介

名誉社长：杨德钧HonoraryPublisher:YangDejun

社长：李晓刚Publisher:LiXiaogang

常务社长：胡为峰ActingPublisher:HuWeifeng

总编：杜翠薇Editor-in-chief:DuCuiwei

执行总编：程学群、肖葵ExecutiveEditor-in-chief:ChengXuequn,XiaoKui

主编：谢少常ChiefEditor:XieShaochang

编辑部主任：李凌ManagingEditor:LiLing

责任编辑：刘娟ExecutiveEditor:LiuJuan

编辑部：张春颖、赵泽南、郭静Editor:ZhangChunying,ZhaoZenan，GuoJing

广告部：李健AdvertisingSales:LiJian

设计部：王爱军Designer:WangAijun

法律顾问：张樊LegalAdviser:ZhangFan

编辑部电话：010-82387968Editorial:010-82387968

编辑部地址：北京市海淀区学院路30号北京科技大学方兴大厦1103室Addess:Rm.1103,FangxingBuilding,30XueyuanluRd., HaidianDist.,Beijing

邮箱：fxfh2011@163.comEmail:fxfh2011@163.com

网址：http://www.cscp.org.cnWebSite:http://www.cscp.org.cn

战略合作网络伙伴：中国腐蚀与防护网 www.ecorr.orgStrategicPartner:www.ecorr.org

《腐蚀防护之友》定位于腐蚀与防护领域的科技产经媒

体，目前为双月刊。《腐蚀防护之友》由中国科学技术协会

主管、中国腐蚀与防护学会、国家材料环境腐蚀平台主办。本

刊创刊于2011年4月，由中国材料领域学术泰斗师昌绪亲题刊

名，汇集了老一辈材料科学院士级专家，如师昌绪、肖纪美、

曹楚南、柯伟、干勇、徐滨士、侯保荣、李鹤林等，为本刊

高级顾问组。经历3年多的积累和发展，本刊已经成为在全国

行业内具有影响力的期刊。《腐蚀防护之友》坚持“立足腐蚀

防护行业，专注科技进展和产经趋势”的办刊方向，以腐蚀防

护领域的专业人士、产业人士和行业用户为主要发行对象，以

控制发行的方式进行精准发行，每期发行量不少于2.5万份。

杂志内容涵盖最新科学和技术进展、最新的产业动态、最权

威的市场分析、快捷全面的新品报道以及生动的人物特写。

《腐蚀防护之友》拥有一批专业的采编团队和市场咨询服务团

队，可以为不同客户提供包括广告、EDM、市场调研、会议

组织、专业培训和咨询的全方位服务。

COPYRIGHT版权

32014.06 腐蚀防护之友

PREFACE 卷首语

关

注

关注，顾名思义，关心重视。共同关

注材料及其制品的腐蚀与防护问题。我们

生存必须的衣、食、住、行都离不开各种

材料制成的用品和生产设备，一旦出现腐

蚀问题，小则带来不便和损失，大则影响

生产，甚至造成灾难事故和人身安全。

腐蚀问题涉及到国民经济和国家建设

的各个部门，有关的腐蚀案例在石油化工、

建筑、能源、交通、航空航天、机械、海洋

设施、舰船、电子信息等工业部门屡见不

鲜。2013年11月22日，山东青岛黄岛区中

石化东黄输油管道泄漏爆炸重大事故造成

62人遇难，事故原因是油管线与排水暗渠

交汇处，受排水污水污染的土壤，腐蚀了油

管外壁（腐蚀速度达0.5毫米/年），直至管

壁穿透漏油，流入暗渠后在地下密闭混合，

在抢修时工作人员采用了非防爆电器引起了

爆炸，在中国乃至世界范围内令人震惊与

反思。另一事件是2013年3月15日，央视财

经频道曝光“海砂屋”事件，深圳的一起建

筑工地使用海砂（海砂中氯离子加速钢筋腐

蚀致混凝土开裂，在建筑标准中是禁止使用

的）代河砂用于钢筋混凝土来建造楼房，致

钢筋混凝土强度大大下降，大大缩短住房寿

命，甚至倒塌。

在百姓生活中，腐蚀问题也无处不

在，过去的铸铁制自来水龙头，每次早上

开启后先流出一些黄色的锈水，原因众

所周知“锈蚀”，如今被不锈钢水龙头取

代；自行车新车时，车架鲜艳好看。车圈

和辐条光亮夺目，骑过一段时间后，鲜艳

的油漆发暗和掉皮，车圈和辐条的镀铬层

变暗甚至锈黄腐蚀，而且不同地区腐蚀的

速度是不同，在北京一年左右，而青岛近

海大气中湿气重，含有较多的氯离子，约

3-4个月就开始腐蚀出锈。如今，私家车

的盛行，汽车腐蚀成为新的话题，本期

“特别报道”栏目中就汽车腐蚀进行了专

题报道。

目前腐蚀与防护科技界已进一步认

识到腐蚀不仅带来的是经济损失，已影响

到可持续发展和涉及到人类赖以生存的地

球，如何既能满足人类不断发展的需求，

又不被破坏，不被毁灭的大问题。全球腐

蚀重视程度因此逐年攀升，世界工业发达

国家，如美国、英国、德国、日本等早就

进行了多次本国的腐蚀调查。其腐蚀损失

约为当年本国国民经济总产值的3%左右。

我国2003年出版的“中国腐蚀调查报告”

一书中发布我国的腐蚀损失为5000亿元人

民币，约占国民经济总产值的5%。我国科

技部从2012年起已立项进行又一次的腐蚀

调查，调查成果将为国家制定相关政策、

法规，为行业制定相关的规范和标准提供

依据。

防腐需求“防患于未然”，在我国，

许多材料因腐蚀被白白浪费。以金属钢

铁腐蚀为例，约有10-20%钢铁白白损失

掉。2012年按我国生产7.17亿吨钢计算，

若按10%腐蚀损耗，就有7000万吨钢被浪

费掉，而2011年上海宝山钢铁公司全年生

产的粗钢仅为4330万吨。腐蚀浪费掉的材

料要生产新的材料来补充，材料的过度生

产又要增加新的能源需求，增加了能源的

浪费与环境污染。

我们说，多数腐蚀问题都是从渐变

到突变，它是“慢性病”开始不易被人

们发现和重视，等到突变成灾难性事故

后，才引起有关部门和政府的关注“亡羊

补牢，未为迟也”。但能吸收教训，方为

上策。

地球的资源是有限的，这就意味着地

球资源将会提前枯竭。可见解决腐蚀防护

问题是紧迫而重要的战略问题。

文/中国腐蚀与防护学会

名誉社长

杨德钧

4 腐蚀防护之友 2014.06

CONTENTS目录

P3 卷首语│Preface

关　注............................................................................ 杨德钧3

P6 热点│HotSpot

塔河油田注氮气井腐蚀监测技术获得重要突破............................ 6

艾仕得Abcite粉末涂料获近海防腐蚀应用认证............................. 6

“共同沟”解决日本地下管线腐蚀问题....................................... 6

中交二航局海工结构钢管桩防腐蚀结构获专利............................ 6

新涂料技术仿荷叶效应制备出超疏水涂层................................... 6

国标《风力发电设施防护涂装技术规范》完成在即..................... 6

可能改变电子业未来的超级材料：锡........................................... 7

新发现可帮助延长高效太阳能电池寿命....................................... 7

材料基因组——大数据助力材料科学........................................... 7

将科学应用于下水道腐蚀和异味的研究工程................................ 7

材料腐蚀平台为我国载人航天事业做出重要贡献......................... 8

2014第二届中国VCP论坛圆满召开............................... 赵泽南9

2014OTC国际海洋油气技术大会胜利召开........................郭静9

2014NACE中国国际腐蚀年会及展览大会在北京召开... 赵泽南10

中国腐蚀与防护学会著作出版基金正式成立......................李凌10

P10封面人物│CoverPeople

褚武扬：腐蚀研究一定要基于实际应用.............................刘娟11

P13进展│Progress

走向深海的必然探究

材料的腐蚀—海洋腐蚀—深海腐蚀................................ 李金许13

探究海洋环境下磨蚀过程的力学——电化学机理奥妙... 李金许15

埋地给水钢、铸铁管道水泥砂浆衬里

工程喷涂施工技术........................................... 于法鑫毕研峰17

P20特别报道│SpecialReport

汽车腐蚀试验方法及防护技术...........................................郭静20

汽车腐蚀与防护现状..................................朱春东严威邓广24

目录│CONTENTS

24

28

10

52014.06 腐蚀防护之友

面向21世纪的汽车防腐蚀技术

——记“2014第二届中国汽车防腐蚀与

老化技术论坛（VCP）”...............................................赵泽南28

旧貌终将换新颜

汽车涂料：高效低排放.................................................. 赵泽南31

中国汽车涂料市场

国际品牌强势盘踞

简述国内汽车涂料市场现状、厂商行销策略

及未来发展趋势..........................................................赵泽南33

整车腐蚀与防护设计及其系统管控....................................杨洁35

汽车塑料内外饰装饰性电镀技术的现状和趋势.............. 罗恩洲37

轻型耐蚀材料在军事车辆的应用........................................知止42

P44产业│Industry

以人为本广纳贤才

——打造中国防腐保温工程第一品牌...............................李凌45

P49新产品│NewProduct

主流缓蚀剂现状与发展.................................................. 吴俊升50

P54专栏│Column

逝者已去风范长存

——缅怀肖纪美院士....................................................靳婉平55

P56知识讲堂│Knowledge

自然环境之土壤腐蚀(二)

金属土壤腐蚀的研究方法............................................... 杜翠薇57

P59杂志呈送单位

P60征稿启示

P61中国腐蚀与防护协会企业理事会

中国腐蚀与防护网 ...........................................封二

河南省八达防腐安装有限公司 .........................封三

北京中腐防蚀工程技术有限公司 .....................封底

广

告

索

引

维坊东方钢管有限公司 ......................................P1

南京德磊科技有限公司 ....................................P49

国家科技基础条件平台 ....................................P62

37

45

55

6 腐蚀防护之友 2014.06

HOT SPOT热点

塔河油田注氮气井腐蚀监测技术

获得重要突破

2014年以来，中国石油化工股份有限

公司工程技术研究院防腐中心通过研发新

型腐蚀监测装置、优化监测装置、完善监

测网络及发明溶解氧监测等，成功解决了

塔河油田注氮气井井下及地面生产系统腐

蚀监测难题，进一步提高了腐蚀监测效率

及数据的准确性，为注气提高采收率技术

提供了有力的技术支撑。

塔河油田

艾仕得Abcite粉末涂料

获近海防腐蚀应用认证

2014年5月，德国艾仕得涂料系统的

Abcite1060粉末涂料系统通过ISO20340认

证，满足该标准关于近海结构及相关结构

的单层防护性涂料的严格要求。此外，该

涂料系统还支持灵活的无底漆应用，经久

耐用，几乎无需任何维护保养。

Abcite粉末涂料亦是其他应用防腐蚀

保护的理想涂层解决方案。现已成功用于

涂覆饮用水和污水运输管道与配件（内部

与外部）、交通和道路设施（红绿灯和交

通标志）、船舶、建筑、工业厂房以及围

墙和户外家具。

“共同沟”解决日本地下管线

腐蚀问题

由于地下水开采过度，地下出现漏

斗区，地面塌陷，国内一些地区的地下管

道破损非常迅速，自来水管免不了跑冒滴

漏。但在日本，这类情况非常少见。

日本国土交通省主持修建的共同沟

是防止自来水跑冒滴漏的重要措施。所谓

“共同沟”,即在地下设置专供各种公用事

业摆放缆线或管道的隧道。共同沟内包括

电话线、电缆、上下水道等。目前，东京

市内共同沟达到153公里，还有26公里正在

建设之中，东京的目标是建设219公里共同

沟。除东京以外，大阪、名古屋、横滨、

札幌等大城市也在大力兴建。根据日本政

府的计划，今后所有的干线道路下都将兴

建共同沟。位于牢固共同沟内的自来水管

道，不仅避免了锈蚀问题，还特别方便检

修。

中交二航局海工结构钢管桩

防腐蚀结构获专利

2014年5月中旬，由中交二航局武港

院新材料公司申报的“海工结构钢管桩的

防腐蚀结构”成功通过国家知识产权局审

核，获得了国家实用新型专利。

该实用新型专利是一种海工结构钢管

桩腐蚀控制装置结构，通过电化学阴极保

护和添加涂层对钢管桩进行防腐蚀控制，

可覆盖从海泥区域到水下区域、潮差区

域、浪溅区、大气区的全部工程区域，为

钢管桩提供全方位的保护，确保结构安全

和使用寿命；在控制系统寿命到期时，可

像替换电池一样，拆除旧装置，重新配备

新装置，继续对钢管桩进行保护，延长其

使用寿命。

该装置已在金塘大桥钢底板阴极保护

项目中得到成功应用，安装简便、防腐蚀

效果良好、性价比高，获得了施工单位的

赞誉。

新涂料技术仿荷叶效应制备出超疏

水涂层

为什么荷叶总会显得很干净？荷叶的

这种疏水特性，被称为“荷叶效应”,使其

可以出淤泥而不染。近来，自然效应受到

科研人员越来越多的关注，如荷叶效应，

通过研究其行为来获得技术上的新突破。

由弗吉尼亚理工学院研发的超疏水金属涂层

美国弗吉尼亚理工学院机械工程教授

Ranga Pitchumani,目前通过研究荷叶效应，

研发出一种新型疏水涂层材料。该成果利用

两步合成法，在金属表面包覆一层耐用的超

疏水铜膜，成本低廉、简单易行。

这种超疏水涂层可使热交换器中的

污垢（尘土和尘垢的聚集）最小化或消

除，可降低流经管道的压降，提高其耐蚀

性，减慢电子印刷电路板应用中的蠕变过

程。因此该技术具有极大的潜力。Ranga

Pitchumani教授正在通过弗吉尼亚理工学院

知识产权局为该技术申请国际专利，专利

号为PCT/US2014/016312。

国标《风力发电设施防护涂装技术

规范》完成在即

风力发电

日前，由全国涂料和颜料标准化技术

委员会归口的国家标准《风力发电设施防

护涂装技术规范》制定工作现已启动，该

标准的主起草单位为中海油常州涂料化工

研究院，阿克苏诺贝尔防护涂料（苏州）

有限公司、海虹老人涂料（中国）有限公

司、中远关西涂料化工有限公司等企业参

与了制定。按计划，标准将于2014年6月底

完成意见稿的制定，10月左右完成审查，

年底前完成报批。

72014.06 腐蚀防护之友

标准规定了内陆和海上风电设施用防

护涂层的技术条件，包括防护涂层的分类、

要求、试验方法、检测规则、安全、卫生

和环境保护、验收等，使其能准时用于相

关风电设施的金属结构以及叶片用防护涂

层的初始涂装和修补涂装。该标准结合了

ISO12944-2对腐蚀环境的分类，按涂装部位

分为叶片、塔筒、法兰、基础环与桩基、其

他附属设备与构件等，并将相关涂层分为普

通型（防护时间小于15年）和长效型（防护

时间大于等于15年）两类，分别定义了相关

的涂层系统性能指标要求。

　　

可能改变电子业未来的超级材料：

锡锡有着各种各样奇特的应用，而且它

可能改变电子业的未来。

超级材料：锡

美国华盛顿州立大学的研究员们发

现，锡能够显著增加我们的手机、笔记本

电脑和汽车中使用的锂离子电池的性能。

研究员将锡取代了传统的石墨作为电池阳

极材料，阳极就是电池中电流流出的那一

极。通过改变不同的阳极材料，可以提升

电池中存储的锂离子密度，这样在不久的

将来我们能够用上更好的电池。

来自美国能源部SLAC国家加速实验

室和斯坦福大学的研究员小组研发出一种

叫做“stanene”的单层锡原子材料。它可

能成为世界上首个在计算机工作温度下能

实现100%电导率的材料。如果将氟加入混

合会使得这种材料的电导率工作范围至少

扩展到100℃。因此，这种材料将会发挥出

令人惊奇的作用：电脑能够以零电损耗的

方式工作；智能手机的电池使用时间将大

幅延长。

新发现可帮助延长

高效太阳能电池寿命

日本冲绳科技研究所（OIST）能源材

料和表面科学部在太阳能电池退化研究领

域获得惊人发现，该发现为延长太阳能电

池的寿命奠定了基础。该工作由OIST能源

材料和表面科学部与普林斯顿大学的安东

尼•卡恩教授及其研究小组共同完成。

气体分子由于空气照射而进入spiro-MeOTAD层

该发现的主要负责人称：“该技术与我

们正在研究的柔性透明电极的涂层技术一

致，意味着我们可利用这项研究制造大面

积的、透明的柔性太阳能电池，使世界离

替代能源的使用更进了一步。希望不久的

将来，你会看到这项研究在更清洁、高效

的能源生产中取得成果。”

材料基因组

——大数据助力材料科学

MGI项目可有效解决研发新材料费时费力的状况

近期，美国政府为突破科技瓶颈而

建立的MGI项目，促成了一些第三方项

目的合作。其中有来自麻省理工学院的

Materials Project和哈佛的Clean Energy

Project。MGI项目的目标是大幅减少新材

料研发所需的时间和财力投入，借助大数

据的力量来模拟所有的可能性，然后通过

分析数据向有潜力的方向进行深入研究。

8年前，麻省理工学院的M a t e r i a l

Project在Gerbrand Ceder教授的帮助下成

立。该数据库是为了充分发挥大量数据在

新材料研发中的作用，方便麻省理工学院

的学者用人工筛选加机器学习的方式来探

索各种化学定律。

哈佛的Clean Energy Project也用人工

加机器组合来探索其数据库。该计划始于

一次对有机太阳能电池材料概念的验证

实验。学者们在完全虚拟的情况下，计算

了大约15种新型混合物在现实世界里的表

现。模拟运算的最终结果是一种有超强电

气性质的新物质。

将科学应用于

下水道腐蚀和异味的研究工程

由澳大利亚昆士兰大学发起的，并从

根本上改变澳大利亚下水道腐蚀及异味管

理的重点研究项目，获得了2014年著名的

国际水协会亚太区应用研究项目创新奖。

该项目名为“下水道腐蚀和异味研究工

程：将科学应用于下水道”，被认为是世

界上最大的与下水道相关的研究项目。

致力于该项目的Barry Cayford博士

项目负责人，来自昆士兰大学的高级

水管理中心的袁治国教授表示：“这个项

目为期五年，由世界一流的工程师、微生

物学家、材料科学家、分析化学家和数学

建模家组成的团队已经开发出了能够支持

未来复杂的下水道腐蚀和异味问题成本有

效管理的可持续解决方案。”

另外，该项目将代表亚太地区在2014

年9月葡萄牙里斯本举行的世界大会上角逐

全球奖。

8 腐蚀防护之友 2014.06

HOT SPOT热点

材料腐蚀平台为我国载人航天事业做出重要贡献

2013年06月26日，神舟十号返回舱安

全着陆，天宫一号与神舟十号载人飞行任

务取得圆满成功，进一步巩固了我国空间

交会对接技术，标志着我国载人航天工程

第二步战略目标取得了重大的阶段胜利！

2010年初春，“天宫一号”决策团

队经过精挑细选，决定由国家材料环境腐

蚀平台担当“天宫一号”某关键部件环境

可靠性评价这一重大攻关任务。在接到任

务后，由于距离发射仅仅只有半年时间，

时间紧任务急，责任重大，国家材料环境

腐蚀平台主任李晓刚教授带领团队全体工

作人员马上进入了高度紧张的方案制定和

试验研究工作中。在他的直接领导和全面

统筹下，多路人马全面作战：基于平台多

年的试验研究和数据积累，肖葵副教授制

定了严格的试验大纲和方案；高瑾研究员

多次亲临生产企业一线，参与防护方案论

证和工艺实施；随后，董超芳教授承担了

繁重的室内试验，卢琳讲师开展了涂层渗

透性的试验工作；杜翠薇教授、刘智勇副

教授组成了电化学测试组，开展各个试验

周期试样的电化学检测工作；吴俊升副教

授、程学群副教授和汪菘讲师也积极参加

了项目方案讨论、试验工作和结果分析，

给出了宝贵的意见。

在整个实验工作中由于试验工作量很

大，要求精度高，结果难以预测，每一项测

试必须两位以上的老师亲自动手，全体研究

人员放弃了节假日的休息，经常工作到深

夜。虽然工作紧张而又劳累，所有研究人

员都全力以赴。通过对不同防护工艺的样品

大量细致的试验，结合大量现场分析数据，

特别是与航天城现场工程技术人员的密切合

作，频繁的交流互动，研究方案在预订的时

间内获得成功，并得到一系列实际数据的验

证支持。在航天城组成的高级别专家会上获

得了的高度认同与评价。专家们充分肯定了

国家材料环境腐蚀平台卓有成效的研究工

作，高度评价了他们所取得的突破成果，认

为该项成果为今后我国长期空间站材料腐蚀

寿命评估打下了良好的基础。项目验收会刚

结束，李晓刚教授没有为所取得的成果而庆

祝，组织全体研究人员进行总结，布置继续

开展该关键部件长寿命评估试验，并再次受

命针对长期载人空间站开展新的课题研究。

“天宫一号”超期服役，圆满完成任

务的事实再次证明了他们提出的试验和评

估方法的正确性。

由此，团队全体成员与航天城一线大

量工程技术人员结下了深厚的工作情谊，

大家为航天城一线工程技术人员的细致严

密与忘我的工作作风所感动。

为表彰国家材料环境腐蚀平台为我

国载人航天事业所做出的突出贡献，2014

年3月29日，中国航天员科研训练中心全

体领导向李晓刚教授团队颁发了“天宫一

号与神舟十号载人飞行任务成功”重大贡

献纪念牌匾，由此，挂靠在北京科技大学

的国家材料环境腐蚀平台成为中国航天员

科研训练中心信得过的有重大贡献的重点

协作单位。李晓刚教授接受纪念奖牌后表

示：“国家材料环境腐蚀平台全体项目科

研人员深受鼓舞，感到无尚光荣，能够以

一名材料腐蚀科技人员的身份参与我国载

人航天伟大事业，这首先是国家材料环境

腐蚀平台的荣誉，是国家科技基础条件平

台中心领导大力支持的结果。同时，也是

我们团队多年来默默无闻工作，艰苦努力

历练换来的，是国家对我们工作的最大认

同与鼓励。我们将继续加强与中国航天员

科研训练中心协同合作，凭借所学所能和

不懈努力，为中国载人航天工程下一步战

略目标的实现努力工作，做出更大的贡

献。”

2014年3月29日，中国航天员科研训练中心全体领导向李晓刚教授团队颁发了“天宫一号与神舟十号载人飞行

任务成功”重大贡献纪念牌匾

文/国家材料环境腐蚀平台

92014.06 腐蚀防护之友

2014第二届中国VCP论坛圆满召开

2014 OTC国际海洋油气技术大会胜利召开

“2014第二届中国汽车防腐蚀与老化

技术论坛（VCP）”于2014年4月22日-23日

在北京亮马河饭店会议中心圆满召开。来

自国内整车及零部件企业代表、科研院所

专家学者、涂料供应商、表面处理技术、

原材料和设备供应商、耐腐蚀材料及清洗

与防锈技术服务商、测试实验仪器设备供

应商等约300余人参加了本届论坛。

本届VCP论坛对于汽车防腐蚀与老化

的“相关法规与技术趋势、新材料新技术

应用、汽车检测与评价、质量控制与产品

设计”的现状与未来发展趋势进行了深入

的探讨。

北京科技大学杜翠薇教授在开幕式

上发表了致辞。从李晓刚教授组织的中国

材料腐蚀现状及材料腐蚀对自然环境污染

情况调查工作组阶段性的工作成果显示，

2013年中国汽车腐蚀损失达1726亿元，是

2001年的7.6倍，汽车的腐蚀和防护问题必

须得到重视。

2014 OTC国际海洋油气技术大会（也

称休斯敦国际海洋油气技术大会，简称：

OTC），吸引了2900多家公司参展，参观

商来自130多个国家和地区，吸引到超过

10万名来自世界各地的海洋工程领域的科

学家、工程师、销售和采购专家，包括中

国三大石油公司在内以及中国船舶重工集

团、中国石油技术开发公司、胜利油田等

代表中国行业龙头的企业再次布设了各具

特色的展位，约300家中国能源企业再次亮

相，“中国元素”成为OTC大会不可或缺

的亮点。

本刊记者/赵泽南

本刊记者/郭静

左起吴俊升副教授、杜翠薇教授、肖葵副教授会上

合影

2014 OTC国际海洋油气技术大会现场

杜翠薇教授说：“为提高中国汽车产品

防腐蚀与老化设计、最新材料和技术应用

工艺水平，我们又相聚在北京，针对汽车

领域腐蚀与防护的新材料、新技术、新工

艺进行交流，相信必将为汽车的延寿和安

全起到推动作用”。

北京科技大学肖葵副教授应邀作了

题为“材料腐蚀信息学及其在汽车行业应

用”的演讲。

肖葵副教授介绍，国家材料环境腐

蚀平台目前已经开展了汽车整车与零部件

的腐蚀评价技术，通过这个技术建立汽车

整车与零部件直接的腐蚀关系，来确定两

者加速倍率，未来将建立零部件腐蚀评价

的一个数据库，可以对不同来源的零部件

有一个整体的评价。国家材料环境腐蚀平

台已开始汽车腐蚀数据库的建设，希望各

厂商能够参与进来。同时，中国腐蚀与防

护网（www.ecorr.org）专门开通了汽车腐

蚀专题，下一阶段将进行数据整合，进一

中国腐蚀与防护学会常务副秘书

长杜翠薇教授、肖葵副教授及张达威老

师、张帆一行参加了本次大会。

上届O T C主席巴林特（ S t e v e

Balint）指出，中国企业带给每届OTC

大会的技术和产品都在不断进步。中国

参展队伍的壮大，有利于中国和世界能

源企业更好地进行思想和技术的交流。

随着中国国内市场饱和、石油供应形

势愈发严峻，中国能源企业亟需“走出

去”宣传自身优势，同时充分利用海外

油气资源，因此，越来越多的中国能源

步完善汽车材料和腐蚀数据库的建设。关

于基于物联网的大气环境腐蚀在线监测系

统，希望在整车的试验过程中，通过传感

器能够远程实时地把腐蚀测试数据传递到

后台服务器来进行分析处理，为未来构建

大数据提供很好的数据采集系统。

吴俊升副教授和高瑾研究员参加了

此次会议的全程讨论，与汽车整车厂、零

部件厂商代表及学者进行了深入的学术交

流。

企业点亮了久负盛名的OTC展台。

10 腐蚀防护之友 2014.06

HOT SPOT热点

中国腐蚀与防护学会著作出版基金正式成立

2014年5月22日，在国家大力倡导全

民阅读的战略形势下，“中国腐蚀与防护

学会著作出版基金”正式成立，并在北京

同化学工业出版社进行了签约仪式。中国

腐蚀与防护学会理事长陈光章、秘书长

李晓刚、高级顾问杨德钧、秘书处秘书杨

吉可，化学工业出版社社长周伟斌、总编

室主任、副主任等一行出席了本次签约仪

式，并签署了相关协议。

中国腐蚀与防护学会成立30多年来，

始终把推动学科与专业技术的发展作为目

标，长期以来，一直对中国腐蚀与防护行

业技术的进步起到把控和推动作用，成立

著作出版基金充分体现了学会对学术发展

的重视程度。在签约仪式上，陈光章理事

长指出，虽然当下电子书籍已经对传统的

纸质图书带来不小冲击，但是一些具备学

本刊记者/李凌

国家材料环境腐蚀平台主任李晓刚教授在会上致开幕词

中国腐蚀与防护学会理事长陈光章（左）与化学工业

出版社社长周伟斌（右）现场签约

术价值、珍藏价值，对专业领域有一定研

究价值的图书依然是必须的。

李晓刚秘书长称，中国腐蚀与防护学

会在老一辈学者的带领下，经过30多年的

发展，为中国腐蚀与防护行业做出了巨大

贡献，成立著作出版基金，也是借助化学

工业出版社这样一个品牌优势强大的国家

级综合科技出版社把行业学术提升到一个

新的水平，并进一步发展壮大。

此次出版基金分别设立包括海洋腐

蚀、腐蚀新学科、工程应用、专业培训等

不同方向的专项基金，并成立相关的专家

组进行编审把关，旨在通过“中国腐蚀与

防护学会著作出版基金”扶持行业学术的

发展和传承，为中国腐蚀与防护领域技术

大厦添砖加瓦。

最后，周伟斌社长指出，学会成立出

2014NACE中国国际腐蚀年会及展览大会在北京召开

2014年5月20日，国家材料环境腐蚀平

台主任兼中国腐蚀与防护学会秘书长李晓

刚教授一行参加了于北京国际会议中心举

办的2014 NACE中国国际腐蚀年会及展览

（SINO•CORR），并致开幕词。

李晓刚教授说：“中国腐蚀与防护学会

本刊记者/赵泽南

作为本次大会的协办单位，将充分依托国

家一级学会的资源优势及其在腐蚀学界的

影响力，号召全国各地的腐蚀工作者汇集

一堂，围绕各行业腐蚀难题及问题进行研

讨，并与国际同行交流互动，为推动腐蚀

与防护学术和技术的进步做贡献。”

同行出席的还有国家材料环境腐蚀平

台副主任兼中国腐蚀与防护学会常务副秘书

长杜翠薇教授、国家材料环境腐蚀平台高瑾

研究员、肖葵副教授、吴俊升副教授、刘智

勇副研究员、卢琳老师、张达威老师。

据悉，NACE中国国际腐蚀年会及展览

（SINO•CORR）2014持续三天，于5月22日

结束。会议包括全体大会、各领域的分会

场和专题研讨会、NACE技术协调委员会会

议、论文张贴、NACE书展等内容。

版基金在国内基本没有，可见中国腐蚀与

防护学会在打造学科发展软实力上具备了

高度的战略视角。

此次，“中国腐蚀与防护学会著作出

版基金”的成立，为进一步推动学科的发

展和应用，为中国腐蚀与防护学术软实力

的增强迈出了具有战略意义的一步。

N A C E 中 国 国 际 腐 蚀 年 会 及 展

览（ S I N O • C O R R） 2 0 1 4是由N A C E

International、NACE北京分会、NACE上海

分会联合主办，中国石油学会、中国腐蚀

与防护学会、中国燃气学会和中国化工学

会涂料涂装专业委员会、北京科技大学腐

蚀与防护中心等协会和机构协办和承办的

大型国际会议。该会议与印度CORCON会

议和NACE EAP会议并列为NACE东亚和太

平洋地区三大重要会议。会议同期举行腐

蚀控制技术及涂料涂装展览会，拥有 2000

平米的展览空间、60余家展商、80余个展

位，为企业提供了市场招商、产品交易、

品牌展示、市场营销的平台，为买家提供

了采购产品、寻求代理、了解产品、企

业、行业发展趋势的良机。

112014.06 腐蚀防护之友

COVER PEOPLE

“氢脆包括氢损伤（钢中白点，焊接

冷裂纹、酸洗裂纹、H2S中开裂、高温高压

氢蚀、氢化物脆）、氢致塑性损失、氢致

滞后开裂等，它属于腐蚀领域。高强度钢

在水介质中应力腐蚀的本质就是一种氢致

滞后开裂。在工业生产和国防事业中，氢

脆引起的事故时常发生，只有通过综合分

析、弄清事故的原因后，才能找到预防同

类事故的对策”，已退休的北京科技大学

褚武扬教授，向《腐蚀防护之友》杂志记

者讲道。

2014年春暖花开时，记者在北京科技

大学褚武扬教授（以下称“褚老”）的家

中，采访了这位一生都在从事材料科学研

究的学者。过去的马航MH370事件，当时

引起了国内外网站、报纸、各类媒体的深

度聚焦，对于美国波音七系飞机的各种消

息与事件猜测，在渐渐地淡出人们的视野

时，褚老从技术的角度向我们澄清了，氢

脆与应力腐蚀并不是足以构成马航飞机失

事的首要因素。

　　褚老一生长期从事材料科学方面的教学与研究，见证了断裂力学、应力腐蚀与氢脆等领域的

发展。褚老向我们介绍道：“作为学校科研，我们的主要精力是进行973项目、863项目、国家自

然科学基金等国家项目的基础研究工作，但和工厂合作的课题也一直没有断过，氢脆应力腐蚀常

常发生于工业领域，产学研可以将产业、学术与自主研发很好的共同协作与推进。”

本刊记者/刘娟

封面人物

个人简介褚武扬教授1956年毕业于宜兴一中，1962年毕业于北京钢铁学院金属物理专业。

1986年为教授，同年被国家评为博士生导师。1987年至1991年在美国Carnegie-Mellon

大学任客座教授。长期从事材料科学方面的教学和研究工作。在断裂力学、氢脆和应

力腐蚀规律及机理方面做了系统研究，并有创造性的成就。

褚武扬教授已出版的7本专著如下：

1）《断裂力学基础》 1979，科学出版社，褚武扬

2）《断裂韧性测试》 1979，科学出版社，褚武扬，林实，王枨

3）《氢损伤和滞后断裂》 1988，冶金工业出版社，褚武扬

4）《应力腐蚀机理》 1994，科学出版社，乔利杰，王燕斌，褚武扬

5）《断裂和滞后断裂》 2001，科学出版社，褚武扬，乔利杰，陈奇志，高克玮

6）《材料科学中的分形》 2004，化工出版社，褚武扬，宿彦京，高克玮，何建

英，李金许，乔利杰

7）《氢脆和应力腐蚀》包括“基础部分”和“典型体系”两卷，2014，科学出

版社，褚武扬，乔利杰，李金许，宿彦京，岩雨，白洋，任学冲，黄海友

褚武扬教授在国内外杂志上发表论文535篇，其中SCI收录343篇，EI收录158篇。

论文在SCI上被他人引用743次，CSCD引用544次。其成果获国家自然科学二等奖1

项，获部委级科技进步一等奖3项，二等奖7项。已培养硕士、博士和博士后44名。

1992年被人事部授予国家级有突出贡献中青年专家称号。

褚武扬：腐蚀研究一定要基于实际应用

12 腐蚀防护之友 2014.06

因势利导解决工业生产氢脆问题

褚老一生长期从事材料科学方面的

教学与研究，见证了断裂力学、应力腐蚀

与氢脆等领域的发展。褚老向我们介绍

道：“作为学校科研，我们的主要精力是

进行973项目、863项目、国家自然科学基

金等国家项目的基础研究工作，但和工厂

合作的课题也一直没有断过，氢脆应力腐

蚀常常发生于工业领域，产学研可以将产

业、学术与自主研发很好的共同协作与推

进。”

在工业生产过程中，现在的企业如果

有问题，第一时间找专家来解决。如何低

成本，长效解决氢脆问题，褚老回忆起一

些往事。

褚老说：“印象比较深的，是在国

防方面解决了一次氢脆造成的腐蚀问题。

七十年代172飞机制造厂的轰炸机在例行

检查时，发现连接起落架的螺桩出现批量

开裂，导致该型号飞机全部停飞。通过大

量实验，确认这是高强度钢水介质应力腐

蚀，即氢致滞后开裂，并提出了解决方

案，从而化解了危机。”

造成螺桩开裂的原因如下：“螺桩沾

胶（由含水酒精配制）紧固，有时胶没有

完全凝固，引起未出厂的飞机发生高强度

钢螺桩氢致滞后开裂；某些已凝固的螺桩

由于螺纹根部太尖锐，强度又太高，服役

时和雨水接触引起水介质应力腐蚀（氢致

滞后开裂）。

解决的办法有三个：

1、由于螺纹部分埋入起落架接触面积

大，故螺纹部分的强度可小于螺杆部分，从

而使螺纹部位的应力腐蚀抗力大幅度提高，

工艺上可通过螺纹部分铅浴回火来实现。

2、用滚压代替车削，可使螺纹根部半

径大幅度提高，从而成倍提高螺纹的应力

腐蚀抗力。

3、用国产的快速凝固的胶粘合

从事件本身来说，并没有使用太复杂

的技术与工艺，顺着事情发展的趋势，摸

清脉落，向有利于实现目的的方向加以引

导，这是褚老当时解决问题的思路。

某工厂生产的重轨轧后堆在一起缓

冷，让氢扩散跑出，在白点形成温度（约

150℃）前氢浓度低于临界值，从而不出现

白点。冷至室温后再热处理。为了提高生

产效率，工厂准备在线热处理，即轧后不

缓冷直接热处理。由于氢不能扩散跑出，

超过临界值就有可能引起白点（氢致裂

纹）。通过大量实验和统计分析，发现该

重轨出现白点的临界氢浓度为C固=2.6ppm.

它对应钢包中的氢浓度为C液=4.7ppm.钢

包中氢浓度可实时测量。因此我们建议，

当钢包中氢浓度小于4.7ppm时，轧成重轨

后可直接热处理；如钢包中氢浓度大于

4.7ppm，则轧成重轨后要堆冷，缓冷至室

温让氢大量跑出后再热处理。

煤制天燃气和普通天燃气的不同在于

前者含有氢，最高可达6%。管输压力为

12MPa，则对应氢气压力为0.72MPa。煤

制天燃气必须通过现有管道进入用户。现

有管道在0.72MPa氢气中长期服役是否会

发生氢损伤和氢致滞后开裂呢？我们的实

验证明，管线钢外加屈服应力在2MPaH2或

2MPaH2+10MPaN2中保持720h不发生氢致

开裂，对应氢浓度为0.44ppm。通过电解充

氢使氢浓度为0.9ppm时，外加屈服应力的

管线钢能发生氢致滞后开裂。煤气、天燃

气在服役时（0.72MPaH2）进入管线的氢浓

度为0.2ppm。因此，现有管线在煤制天燃

气中长期服役不会发生氢致滞后开裂，而

且安全系数k=0.9/0.2=4.5足够高。

学习在没有建议的情况下处理问题

腐蚀研究一定要基于实际应用，人

的一生中，经验的积累贯穿整个人生，

不可或缺的独立处理问题能力、思考能

力、判断能力，每个人都知道它们不是一

蹴而就。褚老说：“今天的大学生将是未

来国家科技发展的中坚力量。大学学习是

一个培养学习能力的过程。是培养自我管

理、独立思考与动手能力的一个重要阶

段。大学期间，要不断调整学习方法。作

为老师，喜欢有自己想法，并且愿意和老

师讨论的学生，但现在这样的学生很少。

擅于独立思考的学生，才可能有独立的创

新。”

“很多人问我中国、美国、日本的科

研人员有何区别时，我的回答是，中国学生

很会学习，勤奋与学习成绩一直在世界上被

认可，但获得诺贝尔奖的欧美人居多，日本

也有获诺贝尔奖，这就看出来我们之间的差

距。知识面、动手能力、思考能力是创新的

关键，而创新是秉持一个国家国防、科技前

卫的原动力，所以，今天我们的应试教育

要不断改变，让更多的学生懂得，学习是什

么，要怎么学。”褚老说。

褚老语重心长地说：“大一新生是

最好塑造的时期，需要把已有课程学好，

有兴趣的选修。知识总是有用的。可能现

在没感觉到，过了十年，触类旁通，说不

定真还有用。大学生需要知道从哪里去查

书，请教哪些人，独立思考，找到解决问

题的方法。”

褚老一生除了进行科研与学校教育，

还著有七书专著，有应出版社之邀约、学

生之请求，也有希望将自己一生所学反哺

社会的责任心在其中。《氢脆和应力腐

蚀》是褚老在退休之后独立完成，一直在

实验室里写了三年时间。褚老说：“写这

本书之前，先找到所有关于氢脆与应力腐

蚀领域的文献，大约有三千多篇。每篇文

献均复印或下载并编号。其次，按照我的

思路编排目录。看文献时做笔记，指出哪

一部分可为某一章节所用。最后，一口气

完成初稿再修改。图都是我手画草稿，然

后请研究生用电脑制作。文字尽量写得深

入浅出，基本公式均有详细的推道，不用

查询别的书，一口气都可以看得下来。”

[后记]每个人的人生都是一个精彩的故事，

有比较感慨比较难忘的往事。从褚老求学

的顺遂，出国的波折与人生中多次申报科

学院院士的意料之外，聊起褚老自己，褚

老微微一笑说“我这个人比较淡定，人生

中该我的就会有，人生中该我没有的，继

续努力。”

这种性格，让褚老对工作、对生活，

踏实努力，一切工作从实际出发。

COVER PEOPLE封面人物

132014.06 腐蚀防护之友

走向深海的必然探究材料的腐蚀—海洋腐蚀—深海腐蚀

概述随着浅海资源长期开采日渐枯竭，从

浅海走向深海已成为海洋资源开发的总趋

势。目前，我国海上油气勘探及开发主要

局限在近海大陆架不超过150米水深的海

域，尽快进行水深超过500米深海海域油气

勘探开发,大幅度增加海上石油产量势在必

行。另外,进行深海海域油气田的勘探与开

发是维护我国海洋权益的需要,特别是南海,

更显得重要。目前我国在深水技术上还存

在很大差距,反映在深海勘探、钻井装备、

海底管道等重大海洋工程建设的诸多方

面。因此，加快我国能源战略所涉及的船

舶制造、深海勘探、钻井平台、海底管道

等重大海洋工程建设步伐，才能缩短与世

界先进水平的差距。

海洋环境是一个严酷的腐蚀环境，根

据工业发达国家的腐蚀调查结果估计，目

前我国每年腐蚀所造成的经济损失可达到

8000多亿元人民币。因此，海洋重大工程

在设计和使用过程中都必须考虑海洋环境

的腐蚀问题。对材料的腐蚀而言，深海一

般指500米以下的海洋环境。海水压力、

海水氧含量、温度和海洋生物是深海环境

中最为重要的四个特征因素。水深每加深

100m海水压力就会大约增加1MPa；海水

含氧量在海平面下100m附近达到最低；

1000m以下的深海环境，温度几乎恒定在

4℃左右。

1．海洋腐蚀与研究的现状及发展趋势

过去五十年来，对金属在浅海区的腐

蚀规律做了大量的研究工作。目前世界上

加快我国能源战略所涉及的船舶制造、深海勘探、钻井平台、海底管道等重大海洋工程建设步伐，

缩短与世界先进水平的差距。

文/李金许

仅有少数国家开展了深海材料的腐蚀试验,

美国海军研究实验室、海军水文局、海军

水下兵器站曾经联合在700－2000米范围

内的深海条件下研究了各类常用金属的腐

蚀性能。英国在上世纪70年代调查了铝镁

合金在太平洋表层海水和深海中的腐蚀行

为。前苏联曾在太平洋研究过6种金属材料

在5500米范围内的深海腐蚀性能。印度国

家海洋技术研究所在本世纪初，采用三个

阶段的实海挂片方法研究了22种结构材料

在印度洋中500—5100米深度的腐蚀行为。

上述国家的具体相关数据资料因军事保密

而无从获得。

随着我国“蛟龙号”深海潜水器突

破7000米大关，深海探矿、海底高精度地

形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考

察等功能已初步实现，这方面的需求将越

来越多，因而深海潜水器必将得到大力发

展，相应地，这方面的研究在未来也会成

为我国腐蚀研究的“亮点”。对于深海这

种极端环境，我国的研究正

在起步并且形成协同研究的

格局，主要单位有中国科学

院金属研究所、北京科技大

学、中船重工第七二五研究

所、哈尔滨工程大学、浙江

大学、中国科学院海洋研究

所和中国海洋大学等有关的

课题组，目前研究方向主要

针对深海腐蚀异常现象的试

验观察和现役防腐涂层体系

在深海高静水压力环境下的

失效机制进行探讨，并对在

该环境下涂层失效过程的电

化学分析方法进行尝试。

深海实海腐蚀是由静水压力、氧含

量、盐分浓度、温度、海水流速、海洋生

物的腐烂等多种因素共同作用的结果。

为了探究单一环境因素对材料腐蚀电化学

行为的影响机制，意大利、美国、印度等

国在深海实海腐蚀实验的基础上，又开展

了模拟深海环境的实验室研究工作，以期

更加深入的研究深海环境对材料腐蚀电化

学行为的影响机理。但是，在深海资源的

开发过程中，深海母船、深海运输穿梭器

和水下作业机器人等仪器设备会频繁的上

浮和下潜，这样深海设备就会处在一个不

同深度海水压力交变的环境中。然而，对

于深浅海交变环境下材料的腐蚀电化学研

究，无论是国内还是国外，到目前为止尚

未有相关研究结果报道。这与该方面的研

究所需要的技术条件高、难不无关系。但

是，无论怎样，这方面的研究将会成为未

来国际腐蚀领域的一个方向。

PROGRESS进展

图1 深远海立体化观测带来的材料海洋服役环境的巨大变化

14 腐蚀防护之友 2014.06

PROGRESS进展

2．深海腐蚀的特点首先，海水是一种复杂体系，具有高

的含盐量、导电性、生物活性，腐蚀影响

因素复杂多样，不同的海水深度的材料腐

蚀规律和机理存在差异，特别是深海环境

中存在的巨大静水压力以及相关的温度、

盐度、溶解氧、pH值、流速、氧化还原电

位等环境状态的变化对深海环境金属腐蚀

行为有严重影响；海底泥土环境与陆地土

壤不同，海泥中含盐度高、电阻率低、氧

浓度低、微生物种类和数量多，对材料的

腐蚀性要高于陆地土壤。

其次，深海环境具有高静水压、剧变

的温度梯度、极微弱的光照和复杂生物结

构等独特的物理、化学和生态特征，深海

及深海泥土形成了极端环境条件。深海探

测设备材料在深海中，特别是深海高温、

低密度、富含硫化物的热液区域的极端环

境条件下，受到海水重压、海洋微生物的

侵蚀、硫化物的腐蚀等，因此开展深海及

深海泥土环境下材料的腐蚀机制的基础研

究工作，对于材料科学更有力地服务于国

家海洋发展战略至关重要。

图2 海洋环境多因素作用下下材料腐蚀行为研究

最后，不同海洋区域，海洋腐蚀影响

因素不同，因此海洋工程及装备在不同海

洋环境条件下，由于其所处工作介质和工

作状态的不同，在海洋工程中的防腐蚀设

计和合理选材具有重要意义。目前,对于海

洋大型钢铁设施的防腐设计一般是在水上

区涂装有机涂料 ,水下区采用阴极保护技

术。由于有机涂层易老化、粉化、附着力

低,寿命较短,需要经常重复涂刷,而海上施

工条件十分艰苦,困难很多,大大增加了维修

费用。阴极保护技术是在海水全浸条件下

的有效防蚀方法，采用牺牲阳极或外加电

流对金属构件实施电化学保护，显示出投

资少、保护周期长的优点，已广泛应用于

舰船、海洋平台、海底管线、港口设施等

海洋金属结构物上。因此，积极开展长效

防护涂料和超常规牺牲阳极的研制成为海

洋工程防腐蚀技术发展的重要任务。

3．深海腐蚀的研究方法海洋工程及装备的腐蚀与防护涉及

到从材料科学到装备制造、从海洋科学到

生态环境、从电化学技术到数值模拟技

术等多个学科领域的交叉和渗透，因此需

要开展大学科深层次的综合交叉研究。系

统深入地开展材料海洋腐蚀的电化学基础

研究，探明海洋工程及装备关键性的材料

和环境影响因素及规律性，建立新研究方

法、新测试理论，提出新的防护新技术和

控制理论，以期对海洋腐蚀科学问题的理

解有所突破。

研究金属的腐蚀主要是通过研究其

在特定环境中的钝化特性来实现的。金属

材料与涂层在深海环境下的腐蚀失效行

为研究，离不开动电位极化、电化学阻抗

（EIS）和Mott-Schottky等电化学测试方

法，通过这些方法，可以研究高静水压力

对金属或合金钝化膜性能的影响。随着科

学技术特别是数学方法如小波理论的快速

发展，原位无损地监检测材料腐蚀过程的

电化学噪声（ECN）技术在金属海洋腐蚀

监检测领域获得了生机。采用ECN技术可

以对涂层金属的海洋腐蚀进行室内静态模

拟加速试验研究。EIS技术对厚涂层的初始

腐蚀缺乏敏感性，而ECN则可以对腐蚀过

程进行灵敏地监测。到目前尚未有对材料

的深海腐蚀进行在线监测的研究报道。但

是可以猜测，ECN技术必将成为未来涂层

金属海洋腐蚀的主导监检测技术。

4．深海环境下的应力腐蚀和氢脆海洋设施的上浮和下潜伴随着深浅

海环境的交变，而静水压力、氧含量等因

素对材料活性溶解的腐蚀过程（包括腐蚀

产物的形成、氢原子的扩散输运行为以及

氢离子的还原等）动力学会产生影响，因

而深浅海交变条件下对材料的腐蚀电化学

行为影响规律与常压下的腐蚀规律可能会

不同。通过控制主要影响因素（如静水压

力、温度、溶解氧和含盐量等），利用室

内模拟海水环境试验装置和在线电化学测

试，可以开展模拟不同深度海水环境对材

料应力腐蚀、氢致开裂和腐蚀疲劳等失效

形式的研究，最终确定材料特别是高强钢

应力腐蚀、氢致开裂和腐蚀疲劳的规律。

通过数学分析的方法，建立深海条件下阴

极保护电位与不同等级高强钢氢脆敏感性

之间的关系。

图3 深海氢渗透试验装置

图4 深海恒载荷应力腐蚀实验装置(30MPa)

总体来说，目前对我国深海材料腐

蚀基本规律的研究还相对薄弱，在深海腐

蚀模拟加速相关性研究还基本处于空白阶

段。针对材料在深海环境的服役和失效还

没有系统地总结归纳，没有形成系统的科

学认识。与国外相比，有比较大的差距，

是我国腐蚀科学工作者今后一段时期内需

要努力为之奋斗的田地，以适应我国深海

探索的发展和特殊装备的需要。

152014.06 腐蚀防护之友

探究海洋环境下磨蚀过程的力学——电化学机理奥妙

研究背景

先进的海洋工程装备，既是加强海洋

国防力量的重要保障，也是发展海洋蓝色

经济的必要支撑，是当下国家核心竞争力

最主要的体现之一。然而，由于海洋环境

的特殊性，海洋工程装备关键零部件的损

伤与陆上装备相比要严重的多，其服役寿

命与陆上装备相比将会有大幅度缩减。海

洋工程装备中的一些重要的运动系统均是

直接暴露在海水介质中运行的，如深潜器

的浮力调节系统、天然气井口的自给控制

系统、潜艇艉轴及其滑动支撑轴承、海水

液压传动系统、水下作业机器手、深海勘

探和开采装备等，都涉及摩擦磨损与腐蚀

的交互作用问题。人们对海洋环境下动态

磨损与腐蚀的交互作用所导致的损伤机理

的认识尚不到位，加之洋流流速或航速的

提高等动态环境因素变化，目前的研究现

状无法指导深海抗磨蚀材料的设计和制造

的理论。同时，海水介质中无法使用油脂

润滑剂，而低粘度海水介质又难以提供低

速重载情况下的有效润滑，海水环境摩擦

副磨蚀现象所带来的摩擦功耗和材料损伤

非常严重，由此伴生的振动与噪音更是影

响海洋装备系统机动和隐身性能的核心问

题。海水环境关键机械摩擦副零部件磨蚀

机理研究及表界面抗磨减摩材料体系已成

为制约现代化海洋工程装备高效、稳定和

长寿命服役的瓶颈。

乌学东，男，1972年生，研究员，博

士生导师

2000年上海交通大学化学化工学院

获博士学位，并留校任讲师，2001年晋升

为副教授，2003年，赴美国伊利诺伊大学

(UIUC)化学系作访问学者1年，2006年9月

以“团队行动”引进中科院宁波材料所，

2012年度宁波市“青年科技奖”获得者，

入选宁波市“4321人才工程”第二层次，

2012年入选“宁波市领军拔尖人才培养工

程”第二层次。现任宁波材料所表面工程

事业部副主任，中国科学院海洋新材料与

应用技术重点实验室副主任、宁波市涂料

与涂装协会副会长等职。长期致力于高分

子表面材料、有机功能涂层、表面化学等

领域的研究；在国内外学术期刊上发表论

文60余篇，SCI它引次数400余次，申报

国家发明专利40余项，授权16项；近年来

承担了国家科技部“973”、国家科技部

“863”、国家自然科学基金重点基金和面

上项目、浙江省重点科技创新团队、宁波

市重大工业公关等项目。

　　将电化学工作站与摩擦磨损功能集于一体,发展原位和动态腐蚀参

数的监测技术,建立检测标准,为磨蚀现象的量化及理论研究的深入提供

实验基础。为海水环境中减摩耐磨的高性能涂层服役体系的开发提供实

验基础。

文/李金许

图1. 海洋装备发生磨蚀后的照片

研究现状及趋势

对于工业零部件的腐蚀问题，传统

技术多采用耐蚀钢、工程陶瓷以及聚合物

等耐蚀材料来应对。对于工业零部件的磨

损问题，传统技术多采用热处理、合金化

以及表面改性等强化措施来解决。然而，

不锈钢材料难以产生热处理硬化，工程陶

瓷加工成型性能差，聚合物先天硬度强度

低，单一选材和处理方法在海水环境摩擦

16 腐蚀防护之友 2014.06

副零部件的延寿与增效技术领域受到极大

限制。此时，研究开发适用于海水环境的

具有较强耐腐蚀磨损特性的功能涂层，是

控制海水环境关键摩擦副零部件腐蚀磨损

关联性损伤现象以提高海洋工程装备稳定

性和服役寿命最为可行的技术途径。

涂层材料在海水环境中腐蚀磨损行

为影响因素的复杂性给基础研究工作带来

了极大难度，是现代摩擦学基础研究领

域的一大挑战。难度之一是材料体系的复

杂性。对于整体材料，不同元素组成和物

相结构决定了其腐蚀磨损界面不同的物理

化学性质，从而带来钝化层、第三体以及

转移膜等物质的形成、转化与作用，并引

起材料腐蚀磨损关联性损伤行为的不同表

现。与整体材料相比，涂层材料除了自身

元素组成和物相结构的影响因素外，其摩

擦界面物理化学变化还将受到缺陷水平、

膜基结合以及基体材料性质等方面的影

响，使得影响其腐蚀磨损关联损伤行为的

自身因素异常复杂。难度之二在于海水组

分的复杂性。海水介质与简单的酸、碱、

盐溶液相比组分异常复杂，阳离子有H+、

Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+等，阴离子有

Cl-、SO42-、Br-、HCO3

-、CO32-、F-等，不

同组分或离子对材料腐蚀磨损界面的物理

化学变化（如钝化膜的生成、破坏与再生

等）将会产生不同的作用效果，进而对腐

蚀磨损行为产生不同的影响。Frutos等人将

腐蚀磨损总体积损失Vt分为机械磨损分量

Vm和电化学腐蚀分量Ve，研究了304不锈

钢表面CrN涂层在平衡电解质溶液中的腐

蚀磨损行为。所采用的模型为：

Vt=Vm+Ve

式中Vt由腐蚀磨损后扫描磨痕轮廓获

得，Vm由法拉第定律来确定，Ve即为总体

积损失与电化学作用体积损失的差值。研

究结果认为CrN涂层的腐蚀磨损体积损失

的主要贡献来源于机械作用，而腐蚀磨损

损伤机制主要受表面氧化膜的形成与破坏

控制。

磨蚀的特点

由于材料受海水的腐蚀作用并非简

单的静态腐蚀问题，除了压力、温度、介

质性质等静态环境因素外，摩擦运动对

材料的腐蚀具有不可忽视的加速作用。而

且，腐蚀的增大反过来又导致材料磨损的

增大，形成了腐蚀介质特有的磨损与腐蚀

交互作用现象，形成了力学载荷和化学腐

蚀环境共同作用下的海洋材料摩擦磨损现

象。这也是现有海洋装备运动部件所面临

的一个重大的科学和技术难题之一。腐蚀

与磨损的交互作用理论在1949年由Zelder首

次提出，腐蚀磨损产生的材料总流失量远

大于纯腐蚀（静态腐蚀）与纯磨损（机械

磨损）之和，腐蚀与磨损的交互作用如图2

所示。

图2 腐蚀与磨损交互作用图解

腐蚀与磨损的交互作用计算关系如下

所示：

式中，W-磨损造成的材料的总流

失量，W´ corr-磨损条件下的腐蚀分量，

W´wear-磨损条件下的磨损分量，Wcorr-纯

腐蚀失重（静态腐蚀），ΔWc-磨损对腐蚀

的加速（腐蚀增量），Wwear-纯磨损失重，

ΔWw-腐蚀对磨损的加速（磨损增量）。

W= Wcorr+ Wwear+ΔW

ΔW=ΔWc+ΔWw

ΔW-交互作用引起材料的失重。

研究方法

将电化学工作站与摩擦磨损功能集于

一体 ,发展原位和动态腐蚀参数的监测技

术,建立检测标准,为磨蚀现象的量化及理论

研究的深入提供实验基础。针对海水环境

中长程磨损工况下的力学与化学交互作用

机理, 采用往复摩擦接触方式,发展摩擦磨

损化学、力学、物理等性能基本参量的实

验表征方法，包括：介质化学离子成分、

pH值、温度、摩擦副相对运动速度、载荷

等；针对特定海水电化学环境下，发展载

荷、速度、振幅等力学因素与阴极电流密

度等基本参量在微动接触条件下对材料磨

蚀行为影响的研究，为海水环境材料磨蚀

过程中的摩擦化学机理研究奠定基础。在

海水环境抗磨减摩涂层材料设计方面，根

据不同因素对材料海水磨蚀行为影响及摩

擦化学机理，借助喷涂、PVD/CVD、复合

材料涂层等技术，建立对涂层化学组成、

微观多相结构、微观组织致密性以及表面

组织化的主动设计和精确调控方法，为海

水环境中减摩耐磨的高性能涂层服役体系

的开发提供实验基础。

综上所述，采用实验室模拟和现场试

验相结合手段，研究海洋环境腐蚀和流体

冲刷耦合作用下，海洋工程材料的磨蚀、

密封行为。将已有海洋环境摩擦磨损试验

机扩展为可完成常压和高压模拟海洋环境

的摩擦试验装置，同时实现动态摩擦与电

化学腐蚀参数的原位测量。在此基础上，

通过改变摩擦副材料、运动条件、压力条

件等关键因素，比较磨损与腐蚀的交互作

用的数据变化量，研究多种海洋装备金属

和非金属摩擦副材料的在模拟复杂海洋环

境下的磨蚀行为，研究环境-腐蚀-磨损耦合

机制，掌握多因素作用下材料的损伤失效

行为和过程，分析腐蚀量及磨损量的变化

规律，依据材料损失程度划分不同区域进

行损伤机理分析，了解不同材料在海水中

的腐蚀及磨损特性，通过广泛的数据积累

绘制出典型耐海水腐蚀材料的环境-磨蚀关

系图，总结出规律并形成海洋环境中的材

料磨蚀理论，提出严酷或极端海洋环境下

的运动配副原则，为复杂海洋环境摩擦学

材料的设计制备和应用奠定基础。综合研

究海水静、动条件下的腐蚀问题，拓展海

洋环境下的腐蚀理论和摩擦学理论，充分

认识腐蚀与磨损交互作用问题对最终发展

有效的耐磨耐蚀材料与防护技术将是极为

重要的。

PROGRESS进展

172014.06 腐蚀防护之友

埋地给水钢、铸铁管道水泥砂浆衬里

工程喷涂施工技术

1.前言

一般大口径长距离输水钢管具有使

用年限长，检修和改造的工程量大且费用

高，腐蚀不易察觉的特点。输水钢管内

壁防腐蚀的好坏直接影响输水管道的使用

年限，因此选择一种原材料易得，施工简

便，工程寿命较长，造价低廉的施工方案

尤为重要，而水泥砂浆衬里工程施工，满

足上述特点。

2.一般规定

2.1水泥砂浆衬里的施工，必须在管道

铺设完毕试压合格并按设计要求覆土夯实

后进行。衬里施工过程，管道必须处于稳

摘　要：本文着重介绍了埋地给水钢，铸铁管道水泥砂浆衬里工程喷涂施工的一般规

　　　　定、材料选择要求、施工机具的选用、操作工艺方法、质量要求及成品保护。

关键词：材料 机具 工艺 质量 成保

文/于法鑫：沛县防腐保温工程总公司221600；毕研峰：河北博锐特工程有限公司050000

定状态。

2.2管径较小，范围在DN200—DN800

的钢管在施工中也可采用预制法施工，但

必须在运输、安装、回填土，特别是在吊

装、卸过程中确保水泥砂浆内衬层不被损

坏(采用承重吊装带系牢在距钢管中心两

侧各约一米处进行吊装、卸，同时严禁滚

动、挤压，方可采用预制法施工。

2.3衬里施工前应检查管道的变形状

况，其竖向最大变位不应大于设计规定

值，且不得大于管径的2%。

2.4衬里施工前，管内壁必须进行清

扫，对新埋设的管道应去除松散的氧化

皮、浮锈、泥土、焊渣、污物，特别是油

脂等附着物；钢管焊接错口偏量不得大于

表2.1所规定衬里厚度的三分之一；对旧管

道还应去除锈瘤、水垢等附着物。附着物

去除后应用水清洗。衬里施工时管内壁不

得有结露和积水。

图2.2 吊装软带吊装钢管

2.5 DN200～DN500的钢、铸铁管道适

用离心机械涂衬水泥砂浆（但补口处要严

格做好处理，目前，DN300～DN500直径

图2.1喷浆机工作示意图

18 腐蚀防护之友 2014.06

的钢、铸管内壁涂衬补口已采用了摇控机

械施工）。

2.6涂衬前管壁应无其它涂料层，以避

免异种材料热膨胀，造成脱层现象。

2.7当施工温度低于0℃时，应采取保

暖等措施，否则应停止施工。

2.8操作员在地下管内喷衬时，应与外

界保持良好的通讯（话）联络方式，以确

保发生安全与质量事故时及时得到处理和

协助。

2.9水泥砂浆衬里厚度要求。

3.材料要求

3.1应采用符合《硅酸盐水泥、普通

硅酸盐水泥》（GB175—1999）的规定或

《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥

及粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344—1999）

中矿渣硅酸盐水泥的规定;水泥强度技术指

标应在32.5指标以上。

3.2砂颗粒要坚硬、洁净、级配良好。

其质量标准及检验方法除应符合《普通混

凝土用砂的质量标准检验方法》（JGJ52—

97）外，砂中泥土、云母、有机杂质以及

其它有害物质的总重量不应超过包括砂在

内总重的4%。

通过 1 . 4 m m筛孔的砂粒不应超过

2 0 % (经多年实践证明：在管径大于

DN1600mm，砂粒能通过1.6mm筛孔的不

应超过5%的情况下使用，对其衬层裂缝的

减少有所帮助，但并不影响其它性能)；

通过0.297mm筛孔的不应超过55%；通过

0.149mm筛孔的不应超过5%。使用前应用

筛网筛洗。

3.3砂浆拌合用水，水质必须清洁，不

得含有泥土、油类、酸、碱、有机物等影

响砂浆衬里质量的物质。宜采用生活饮用

水。

3.4采用改进砂浆和易性、密实度和粘

结强度的外加剂，必须根据试验鉴定，确

定其适用性能及相应掺合量。不允许采用

衬里后对通过管内的水质起有害作用和对

钢材有腐蚀作用的外加剂。

4.施工机具

4.1内衬机具：筛砂机、洗砂机、搅

拌机、湿浆震动机（器、筛）、坍落器、

喷水养护器、内壁清理器、高压冲水机

（枪）、刮管机等。

4.2喷涂机具：喷涂机、送浆机应根据

管径大小而变换机型。喷涂机的喷头4km

内需要更换一次。应配有行走电缆及36V

低压安全照明设备（行灯变压器等），耐

压输浆软管。

4.3其它机具：抹子、托板、手推车、

管内行走四轮车、衬层标准器、2米直杆

尺、灰刀、扁凿、量杯、台称、漆刷、灰

桶、铁锹、扫帚等。

4.4检测工具：砂浆涂层测厚仪、小型

切割机、小型电钻等。

5.操作工艺

5.1水泥砂浆配比：水泥与砂的重量

比为1∶1～2；水灰比：水泥与水的重

量比为1∶0.46。水泥砂浆的坍落度宜取

60～80mm，当管径小于1000mm时，允许

提高，但不宜大于100mm。

5.2水泥砂浆必须用机械充分搅拌均

匀。为改进砂浆易性，减少汽泡，增加密

实度和粘结强度，宜采用湿浆震动筛进行

管径（mm）衬里厚度（mm） 允许偏差（mm）

机械喷涂 手工涂抹 离心机械涂衬 机械喷涂 手工涂抹 离心机械涂衬

DN200～DN500 6 ±2

DN600～DN700 9+2

－3

DN800～DN1000 12 13+2

－2

DN1100～DN1500 14 16+3

－2

+3

－2

DN1600～DN1800 16 18+3

－2

+3

－2

DN2000～DN2200 17 19+4

－3

+4

－3

DN2400～DN2600 18 20+4

－3

+4

－3

DN2800～DN3000 20 22+4

－3

+4

－3

表2.1水泥砂浆衬里厚度及允许偏差

PROGRESS进展

192014.06 腐蚀防护之友

震筛。砂浆稠度应符合衬里的匀质密实度

要求。砂浆应在初凝前使用。

5.3采用机械在地下长距管中喷衬时，

应注意机械放管内开孔段距，一般应在

200m左右，在管内的操作员应严格控制机

械的送浆、喷射、行走、抹光等工序的技

术要求。

5.4各种管径的衬里厚度及允许偏差可

按表2.1采用。当条件不允许机械涂衬，而

采用手工涂抹时，应按表2.1规定的衬里厚

度应分层涂抹（当厚度在16mm以上时宜分

4次涂抹，层与层之间应掌握好适合配比及

最佳结合时间），以确保衬里质量 。

5.5当采用机械喷涂施工时，对弯头、

三通、特殊管件和邻近闸阀附近管段等可

采用手工涂抹。但必须按图5.1分层涂抹。

图5.1 分层涂抹

5.6在补口处，衬层茬宜留坡口涂衬。

6.质量要求

6.1强制性质量标准：

6 . 1 . 1水泥砂浆抗压强度不得低于

30Mpa。

6.1.2应采用42.5或32.5(不同环境条件

应采用不同品种及不同标号的水泥)普通水

泥、矿渣硅酸盐水泥。在使用中不得有硬

块、纸屑等异物，超过贮放期的水泥严禁

使用。

6.1.3当管径大于DN1000mm，在条件

不允许机械涂衬并且有手工涂抹经验时，

允许手工涂抹，但必须分层抹衬。

6.2其它质量标准：

6.2.1在检测厚度时，宜采用砂浆涂层

测厚仪检测，当有主管部门允许或自检对

比时可采用钻孔法或截面切割法检测。其

厚度允许偏差应符合表2.1的规定。

6.2.2当管径大于或等于DN700mm时，

每100m长管段内抽查2个断面，每个断面

上应测上下两个点，若其中一个不合格

时，再抽查4个断面，如其中仍有2个点不

合格，则检测段不合格。

6.2.3管径小于DN700mm的管道，可取

靠近管段两端处检测，每段检测长度宜大

于500mm。

6.2.4表面平整度用300mm直尺平行管

道轴线测定衬里表面与直尺之间的间隙。

管径大于或等于DN700mm时，每100m管

段内抽查10处，其中9处的间隙不应大于

1.8mm，若不符合时，则再抽测20处，其

中18处的间隙不应大于1.8mm，否则为不

合格（DN2000mm以外的放至2.0mm）。

6.2.5检查表面粗糙度：机械喷涂施工

时，用衬里水泥砂浆做出表面粗糙度符合

n值不大于0.012的样板，再按样板比测检

验，手工涂抹施工时，以手感光滑无砂粒

感检验。当认为需要检验实际n值时，可在

管道通水后进行流量试验。

6.2.6衬里因收缩引起裂缝，当其宽度

小于或等于1.6mm，且延长管道轴向的长

度不大于管道圆周长时可不修补。经水浸

加强养护后证明裂缝能自动愈合，可认为

合格。

6.2.7表面缺陷（麻面、砂穴、空窝

等），每处缺陷不得大于10cm2，单个缺陷

的深度根据管径大小不得大于表2.1中厚度

偏差的数值。

6.2.8以手锤轻击衬里表面的音响判断

空鼓。每处空鼓面积不得大于20cm2。

7.成品保护

7.1管段衬里砂浆达到终凝后，应进行

喷水、覆盖、密封或用喷涂封闭型养护剂

保持湿润，时间应在7d以上，当采用矿渣

硅酸盐水泥时，保持湿润时间不小于14d。

7.2养护期间管段内所有孔洞应严密封

闭，当到养护期限后，应及时充水，否则

应继续进行养护。

7.3不合格的表面缺陷、裂缝、空鼓

等，必须认真修补。修补所用材料、配比

等应与原衬里相同，并按照第7.1和7.2的要

求及时进行养护。

7.4采用机械喷涂在地面施工时（一

般适应管径在DN200～DN800的金属管

道），应注意金属管道的稳固，防止震

动、滚动，待养护期7～14d时，再按要求

吊装、搬动、堆放，但都应处于良好的封

堵及养护状态。

7.5采用离心机涂衬水泥砂浆时（一般

DN200～DN800）存放点必须稳固，其封

堵和养护都应保持良好。

8.结论

8.1机械化作业使水泥砂浆衬里将钢

管内壁与水或空气隔离，形成一层致密

的保护层，从而抑制了钢管内壁被氧化和

腐蚀结垢，相比其它的防腐蚀涂层，水泥

砂浆和钢管内壁的粘结力大，因为水泥颗

粒的水化作用形成的凝胶体，对钢管内壁

产生胶结力；水泥砂浆硬结时体积收缩而

紧贴钢管内壁，产生摩擦力；钢管内壁凸

凹不平，与水泥砂浆之间产生的机械咬合

作用而形成挤压力。以上三种粘结应力的

存在，加之水泥砂浆和钢管的热膨胀系数

基本一致，使水泥砂浆与钢管内壁紧密结

合，不易剥落。在施工中，通过加入添加

剂，提高养护期的温度、湿度则可以有效

减少施工初期产生的裂缝。水泥砂浆的最

终收缩期为1～2年,钢管投入运行后,水泥砂

浆长期在水中继续硬结，裂缝自动弥合，

不影响防腐蚀的效果。

8.2水泥砂浆衬里投资约占输水钢管总

投资的2～4%，经济合理，值得大力推广

应用。

参考文献1、 北京市市政设计研究院，埋

地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准，

CECS10：89，1～27

2、 江镇海，腐蚀防护报，2007，第

4期，3

3、 高文祥等，给排水技术，1983第

4期，6～9

20 腐蚀防护之友 2014.06

汽车腐蚀试验方法及防护技术

随着汽车行业的发展，汽车已经逐渐

成为人们出行必不可少的交通工具，2012

年中国汽车产量1927.18万辆，成为世界

最大汽车生产国，带动了上下游产业的发

展。然而，汽车在服役过程中发生的腐蚀

现象，给人们带来了很大的安全隐患。调

查表明，腐蚀损坏是汽车损坏中最为普遍

和严重的现象，尤其是在沿海地区以及工

业发达地区，腐蚀已经成为影响汽车使用

寿命的主要原因，2013年汽车腐蚀造成的

经济损失达1700多亿元。为了有效提高汽

车的防腐性能，确保汽车在行驶过程中的

安全，人们研究了许多汽车防腐蚀技术和

汽车寿命评估技术。本文从汽车腐蚀形式

出发，论述几种汽车寿命评估试验手段与

汽车防腐蚀技术。

汽车的腐蚀类型

汽车金属材料表面涂层脱落，基体

裸露出来以后，由于空气中存在的一些水

蒸气等腐蚀介质，使得在汽车金属材料开

始生锈，发生全面腐蚀。汽车腐蚀中另一

最常见的破坏形态是局部腐蚀，它的特点

文/郭静编辑

是腐蚀仅局限于金属的某一特定部位，包

括点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐

蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等。

这些腐蚀发生的原因有多种，有的由于汽

车行驶的环境中存在腐蚀介质（盐分和水

蒸气等），有的由于汽车不同材料间的搭

接，存在缝隙，缝隙内外氧含量、离子浓

度不同；有的因为存在着负载应力，应力

与腐蚀相互促进；有的因为汽车上两种或

两种以上不同金属在导电介质中接触，各

自电极电位不同而构成腐蚀原电池；有的

因为零件表面在摩擦过程中与周围介质发

生化学或电化学反应，尤其是当介质中存

在氯离子等时，反应速率更快。当这些局

部腐蚀扩展到一定程度后，会导致整个基

体腐蚀，严重的甚至贯穿整个材料，导致

材料脆化，断裂等失效。

汽车的腐蚀部位及其因素

汽车在行驶的过程中，由于外界环

境中湿气、温度、光照、酸碱度、砂石冲

击等因素的影响，并且不同的金属零件所

处局部环境的不同，受到的腐蚀因素不一

样，因而其腐蚀情况也有所不同。

发动机部位

汽车在行驶过程中，一方面由于发动

机受到来自路面的积水、泥浆的倾入，并

通过轮系甩到各个部位，造成发动机舱部

件处于腐蚀介质中，泥浆等杂质长时间附

着在零部件上，泥浆附着易使得镀锌板表

面产生复杂的局部腐蚀，若泥浆中含有氯

离子，腐蚀将加重。另一方面，雨天、下

雪天等恶劣天气时水蒸气相对较多，发动

机处湿度较大，水蒸气与材料形成水膜，

发动机所处温度较高，而温度极易影响水

膜的形成，同时也影响水膜处腐蚀气体和

污染物的溶解度，这将进一步影响发动机

处水膜的电阻和腐蚀电池中阴极和阳极的

氧化还原反应的进行，直接或间接的影响

腐蚀速率。发动机一般不受到砂石和光照

的影响，但其密封性不强，容易受潮湿环

境的影响，因而考虑的主要是湿热、盐雾

腐蚀的影响。

底盘部位

汽车底盘主要受到砂石的冲击、湿

SPECIAL REPORT特别报道

　　随着汽车行业的发展，汽车已经逐渐成为人们出行必不可少的交通

工具，然而，汽车在服役过程中发生的腐蚀现象，给人们带来了很大的

安全隐患。本文从汽车腐蚀形式出发，论述几种汽车寿命评估试验手段

与汽车防腐蚀技术。

212014.06 腐蚀防护之友

热、盐雾、干湿交替的影响而造成破坏，

污垢容易藏于底盘处，严重时有泥浆，破

坏更加明显。由于底盘最接近路面，经常

伴有泥浆的存在，泥浆附着在金属表面构

成了不同于大气腐蚀、水介质腐蚀和土壤

腐蚀的特殊体系，其腐蚀的过程是大气腐

蚀、水介质腐蚀和土壤腐蚀的三种体系的

综合腐蚀。在此腐蚀的过程中，由于砂石

的冲击和汽车的振动容易将锈层等腐蚀产

物脱落，暴露出新的基体，这样加速了新

一轮过程的腐蚀，如此循环，底盘的金属

部分很快会出现生锈的现象，生锈之后锈

层脱落，加速底盘损坏，并且不易补救。

车身部位

汽车车身相对离地面远一些，受到

的力学冲击相对较少，车身面板腐蚀多表

现为斑状腐蚀，一开始涂层鼓泡脱落，随

后破裂生锈。若车身钢板搭接不良，使泥

沙、盐水和灰尘等在此堆积，则易产生缝

隙腐蚀。车身金属主要受到湿热、盐雾腐

蚀的影响，在雨天以及涉水路况时，汽车

车身可能会有盐雾腐蚀。汽车车身受到的

强烈的太阳光辐照，虽然光照对金属的影

响不大，但对车漆有较大的影响，主要考

虑到紫外光照引起的老化。另外，如果汽

车折叠焊接处涂层不完整，密封不严，容

易使水、气极易进入，故常有自内向外的

穿透腐蚀发生。

车身内外饰

车的内外有很多缝隙之处，容易存在

灰尘，雨水，泥土等的堆积，这些堆积物的

存在，不仅影响美观，也易造成缝隙腐蚀。

驾驶室部位

驾驶室的条件相对较好一些，主要是

受湿热的影响，另外，人们带入的杂物、

污泥的影响会导致腐蚀。

汽车腐蚀试验方法

汽车腐蚀试验是汽车及其材料或零部

件的耐蚀性能和使用寿命的评价方法，国

外目前采用的汽车腐蚀试验项目大致有：

户外自然暴露试验、整车道路强化腐蚀试

验和室内加速腐蚀试验。

户外自然暴露试验

户外整车或零部件暴露试验，包括整

车或零部件在工业大气、海洋气候和热带

湿热气候等条件下的静止暴露试验。自然

环境下的暴露试验的优点是较能反映现场

实际情况，所得到的数据直观、可靠，可

以获得户外自然环境下材料的腐蚀特征和

规律，可以用来评估试验环境下材料的使

用寿命，为合理选材、有效设计和产品防

护标准提供依据。但是大气腐蚀暴露试验

存在试验周期长、区域性强的问题，不利

于快速进行材料耐蚀性能的评价。

整车道路强化腐蚀试验

整车道路强化腐蚀试验是综合考虑整

车的实际情况的试验，在试验场内进行碎

石路行驶、盐水路行驶、盐雾喷射、温湿

环境舱停放等，通过模拟真实的道路情况

进行试验，腐蚀情况根据汽车的腐蚀程度

进行评级，通过整车道路强化腐蚀试验评

价汽车产品在结构设计、材料选用和防护

等级 腐蚀程度 腐蚀情况

0 无腐蚀 无任何腐蚀现象

1 微量腐蚀 1到5个小的锈点

2 轻量腐蚀 1到5个小的锈点

3 轻度腐蚀中等尺寸的锈点

锈蚀面积占部件总面积的25±15%

4 中等腐蚀很多中等尺寸的锈点

锈蚀面积占部件总面积的50±10%

5 大面积腐蚀大尺寸的锈点

锈蚀面积占部件总面积的75±15%

6 全面积腐蚀大面积的锈蚀区域或非常大的锈点

锈蚀面积占部件总面积的100%

7 严重腐蚀 严重腐蚀有少量锈垢堆积，不易脱落

8 非常严重腐蚀 非常严重腐蚀有大量锈垢堆积、开裂或呈片状脱落

9 穿孔穿孔、断裂、扩展延伸孔 穿孔穿孔、断裂、扩展延伸孔

表1 整车道路腐蚀试验腐蚀评级基准表

22 腐蚀防护之友 2014.06

工艺等方面的性能。汽车整车道路腐蚀试

验腐蚀评级基准表如表1。汽车整车在典型

环境下大气暴露试验表明，汽车整车道路

腐蚀试验，能有效的模拟真实大气环境中

的太阳辐射、沙尘暴、温度湿度、腐蚀介

质变化等因素，整车外观、内外饰材料的

腐蚀老化特征具有明显差异。

室内加速腐蚀试验

室内加速腐蚀试验是在室内对汽车零

部件和整车进行的腐蚀加速试验，包括按

ISO、IEC、ASTM、JIS和DIN等有关标准

进行的盐雾试验，中性盐雾试验（NSS）是

目前应用非常广泛的，虽然NSS与实际的自

然环境腐蚀的相关性较低，但其仍是被汽

车行业普遍认可的腐蚀基础试验。最初盐

雾试验的目的是用来鉴定各种电镀层的质

量和保护性能，现在这种试验已经扩展到

有机涂层、防锈油脂、金属材料、甚至元

件和完全装配好的设备，应用非常广泛。

通过中性盐雾试验加恒定湿热条件

（潮湿环境的渗透、温度的控制）使盐雾

腐蚀不但发生在表面，也发生在产品内

部，这样，可模拟海洋环境对汽车的耐蚀

性能。盐雾试验过后，对材料的破坏程度

进行划分等级，分为非常轻度、轻度、中

度、重度四个等级，通过盐雾试验结果与

零部件实际腐蚀情况进行分析，制定零件

盐雾腐蚀评价等级标准。

虽然盐雾试验具有很好的加速性，但

其无法模拟干湿交替的情况，无法模拟高

温干燥，高温高湿以及沙尘路况等情况，

与实际使用环境腐蚀的相关性较低。因

此，近些年来，越来越多的汽车整车厂采

用新的循环腐蚀试验取代原有的中性盐雾

试验。循环腐蚀试验（CCT）是在恒定盐

雾试验基础上引入了高温、湿度；低温、

干燥等参量，部分标准中还加入了紫外、

氙灯等老化因素，尽可能考虑自然环境中

的各种环境因素，旨在提高试验结果与自

然环境腐蚀的相关性。

环境谱腐蚀试验

发动机、底盘、车身和驾驶室等不

同部位的腐蚀环境不同，对此制定相对应

的典型零部件腐蚀环境谱加速试验方法，

进而建立与整车腐蚀试验相对应的典型零

部件加速腐蚀试验方法，以及建立与整车

腐蚀试验典型零部件等效的腐蚀等级关联

性。

一方面，对汽车发动机、底盘、车

身、电气设备及内饰等不同材料的零部件

在服役环境中的主要腐蚀影响因素及作用

情况进行分析，得到实际服役过程中出现

的腐蚀损伤形式及特征，通过合理的准则

和方法建立新加速试验环境谱与标准试验

条件，明确不同环境条件下的加速影响因

素，通过对比试验建立能够大大缩短标准

试验条件下腐蚀历程的时间，以达到对汽

车腐蚀性能快速评价的目的。

另一方面，进行汽车的整车试验，

建立整车与零部件之间腐蚀失效关系，确

定两者的加速倍率，实现可通过汽车零部

件的腐蚀情况预测整车腐蚀行为，进而可

由零部件在腐蚀介质中的寿命来预测整车

使用寿命，大大简化整车使用寿命测试流

程。

通过室内静态盐雾试验，周期浸润试

验，高低温湿热试验，砂尘试验，高分子

老化试验，对具体的零部件进行模拟，充

分进行腐蚀性能验证，具体的零部件建立

具体的环境谱试验，这样，最终和整车试

验的具体零部件进行对比，分析其腐蚀倍

数及腐蚀规律。

环境腐蚀的主要模块有：

（1）砂尘试验

砂尘试验主要针对的是汽车在行驶过

程中，砂石对汽车表面金属冲击造成的腐

蚀。当汽车发生腐蚀后，有些腐蚀产物可

以有效保护基体的进一步腐蚀，然而由于

砂石的撞击，将腐蚀产物冲掉，这样，加

速了新的腐蚀，尤其是汽车底盘及车轮附

近。汽车挡泥板等易受砂石冲击处的金属

部位，在冲击后，腐蚀情况将更加严重，

腐蚀与砂石的冲击反复循环，将基体形成

严重的穿孔，砂尘试验可以和盐雾试验和

周浸试验有机结合起来，模拟汽车的实际

腐蚀，对于砂尘试验模拟路况，目前国内

外研究较少，有待于进一步的研究。

（2）高低温湿热试验

模拟汽车不同温度不同湿度下的腐

蚀，由于世界各国气候差异较大，汽车所

处的环境不一样，而温度，湿度也是影响

汽车腐蚀的一个关键因素。研究不同温度

不同湿度对汽车的腐蚀，通过对镀锌钢板

在加速试验下的腐蚀情况和实际腐蚀情况

进行对比，发现相同温度下不同湿度对汽

车的腐蚀有很大的影响。目前广泛使用湿

热试验作为室内大气腐蚀加速试验，这对

模拟湿热地区的大气腐蚀具有一定的适用

性。湿热试验方法分为恒定湿热试验和交

变湿热试验两种。在此基础上还可通入腐

蚀性气体（SO2，H2S，CO2等），模拟化

工气体进行腐蚀试验。

（3）周期浸润试验

干湿周浸循环试验具有湿润和干燥

的循环过程，能够较好的反映大气腐蚀的

特点和模拟材料在自然环境中的实际条

件，是一种确定金属在盐溶液中，无外加

应力下耐蚀性的方法，周浸试验有效模拟

雨天、下雪天、泥浆、雨水等间断性附着

在汽车表面，在周浸试验过程时，样品由

湿变干的过程中由于其表面与氧气接触充

分，直接加速了腐蚀反应，有效模拟了一

些干湿交替的环境。因此，利用周浸试验

模拟汽车干湿交替的过程是十分有意义

的，用周浸试验模拟汽车在涉水路段，雨

天，雪天的腐蚀情况，可有效的分析汽车

腐蚀的规律。

（4）氙灯/紫外老化试验

对于高分子材料考察其暴露于日光、

冷热、风雨等气候条件下的耐久性，室内

采用人工气候老化试验，通常采用的是氙

灯/紫外老化试验，通过模拟光能、温度、

降水或凝露、湿度等气候因素进行强化试

验，通过氙灯或紫外荧光灯照射模拟日光

的紫外照射，周期性地向试样喷洒水、盐

溶液来模拟降水及盐粒子的作用。

可以针对整车腐蚀试验过程中所涉及

的发动机、底盘、车身和驾驶室等不同部

SPECIAL REPORT特别报道

232014.06 腐蚀防护之友

位腐蚀环境，明确不同部位环境谱模块。

（1）发动机部位：在整车腐蚀试验过

程中，不受到砂石和光照的影响，由于密

封性不强，需考虑湿热、盐雾腐蚀试验模

块的影响。确定该部位零部件环境谱腐蚀

试验：湿热+盐雾；

（2）底盘部位：在整车腐蚀试验过程

中，会受到砂石冲击破坏、湿热、盐雾腐

蚀的影响，同时盐水浸泡的干湿交替腐蚀

影响明显，可忽略光照的影响。确定该部

位零部件环境谱腐蚀试验：砂尘+湿热+周

浸+盐雾；

（3）车身部位：在整车腐蚀试验过程

中，会受到湿热、盐雾腐蚀的影响，同时

油漆表面车身必须考虑光照的影响。确定

该部位零部件环境谱腐蚀试验：湿热+紫外

（或氙灯）+盐雾；

（4）驾驶室部位：在整车腐蚀试验

过程中，驾驶室相对密封条件较好，受到

湿热影响，但相对而言盐雾腐蚀的影响较

小，可不考虑光照的影响。确定该部位零

部件环境谱腐蚀试验：湿热+盐雾。

气体腐蚀试验

针对汽车车身上的钢合金、无机覆盖

层、油漆涂层等零件，根据汽车经常处于

气体环境工作的零件进行检测，例如汽车

尾气处，SO2，CO2等气体较多，遇水蒸气

易结合为污染杂质，通过气体腐蚀试验，

可以检测其耐酸性气体等的腐蚀性能，酸

性气体如SO2，CO2，NO2等溶解在金属表

面的水膜处，形成酸性溶液或盐类来加速

金属的腐蚀。气体腐蚀试验对于模拟酸雨

严重、情况复杂的气候地区有一定的实际

意义。

汽车的防腐措施

汽车设计引入防护概念

汽车的防腐蚀，最理想的方案是避免

腐蚀介质的出现，在汽车的结构上，尽量

避免杂质等的堆积，避免积水，灰尘的汇

集，防止泥沙积存滞留。同时也要避免比

较尖锐的边缘出现，因为涂层在这些部位

难以取得良好的覆盖效果，受冲击后，漆

膜容易脱落，使基体产生腐蚀。

材料的选择

汽车绝大多数材料是钢铁材料，采用

单面或双面镀锌板，锌在腐蚀环境中可以起

到保护基体的作用，并在表面形成耐腐蚀性

良好的薄膜，经镀锌之后的钢材，使用寿命

大大延长。研究表明，镀锌板的镀层具有良

好的阻止大气腐蚀的性能，一是因为发生微

小的腐蚀后形成一层薄且致密的腐蚀产物，

该层腐蚀产物隔开大气与锌板的接触，二是

由于镀锌板的标准电位负于钢铁基体，对基

体起到牺牲阳极的电化学保护作用，有效保

护基体，防止其腐蚀。

随着各种新型耐蚀材料的开发及其应

用，针对汽车上不同的部位所受到的腐蚀

因素采用不同的耐腐蚀材料，可有效增加

汽车整体的防腐蚀性能，例如利用纳米粉

体材料具有较强紫外光反射的特性，将纳

米粉体按一定比例加入到涂料中，可以有

效地遮蔽紫外线，免受紫外光过渡损害。

减少异种金属间的接触可避免异种金属

产生电偶腐蚀。在不同装备金属板带或零

部件上涂镀一层带有一定性能的涂镀层，

不仅使金属基体与环境隔离，而且可获得

人们预期的与基体完全不同的全新性能。

特别是一些阳极性镀层，除了阻隔作用之

外，还有牺牲阳极的保护作用。当这种镀

层材料处于腐蚀环境下，腐蚀优先发生在

阳极镀层，对基体金属起到电化学保护作

用，从而延其使用寿命。

表面的处理

汽车的表面处理技术主要是阻碍金属

基体与外界腐蚀介质的接触，绝大多数金

属腐蚀发生的开始部位都在金属与环境介

质的接触界面。

1963年美国Diamond ShamrpCorp USA

公司为了解决冬季汽车行驶过程中汽车底

盘零件因接触含盐分的雨雪而发生锈蚀，

威胁车辆运行安全而发明了一种金属表面

防护技术-达克罗涂层技术，这项技术通过

在金属的表面涂覆一层锌铬膜，通过锌铬

膜阻碍金属与外界腐蚀介质接触。

汽车的一些死角处空气不流通，容易

堆积水分杂质等，使用汽车防锈蜡，能有

效的把污染物与汽车基体隔离开来，防止

潮湿的杂质与金属基体接触，从而有效避

免腐蚀。

目前大多数汽车企业采用涂装技术对

汽车的表面进行改性，涂装技术主要运用

在汽车的外表，分为三个步骤：第一步是

通过物理和化学方法进行预处理；第二步

是通过电泳沉积、喷涂、静电喷涂或静电

粉末喷涂手段让各类有机涂料涂覆于汽车

基材表面；第三步是有机涂层加热固化，

使其牢固地附着于汽车外表，并且呈现出

绚丽多彩的外观。

阴极保护技术

车身碳钢板是汽车比较容易腐蚀的部

分，而这部分的腐蚀主要是吸氧腐蚀，受

损的裸露钢材表面腐蚀成阳极，为了减少

和避免腐蚀的发生，车身外部主要采用磷

化、面漆、阴极电泳涂装，车身内部主要

采用电泳漆。

日常维护保养

汽车的日常维护是汽车防腐蚀的一个

关键措施，避免长时间暴晒及雨淋汽车，

及时清理汽车的杂质。

汽车腐蚀是对资源合理利用的严峻考验，有效防止汽车腐蚀不仅能为我国

节省资源，而且能有效的保障人们的生命安全。对于汽车的防腐蚀，需要通过

不同使用环境条件下的腐蚀规律的研究，建立一整套的腐蚀试验标准，发展新

型防腐工艺和材料，从而有效的提高我国汽车质量，这样才能让我国成为名副

其实的汽车生产大国。

结束语

24 腐蚀防护之友 2014.06

汽车腐蚀与防护现状

中国汽车工业协会发布的数据显示

中国汽车销售加速增长，2013年，汽车产

销2211.68万辆和2198.41万辆，同比增长

14.76%和13.87%，比上年分别提高10.2和

9.6个百分点。中国已超过美国，成为全球

第一大汽车市场。

　　据报道，金属腐蚀导致全世界每年每辆汽车平均损失为150～250美元，

可以估算出2013年我国因汽车腐蚀造成的经济损失达1700多亿元，造成材

料、能源浪费，导致巨大的经济损失，同时还带来环境污染、交通事故。

文/朱春东、严威、邓广新·武汉理工大学

在汽车工业高速发展的同时，延长汽

车服役寿命是各国追求的目标之一。事故

损坏、摩擦损坏、腐蚀损坏分别是汽车损

坏的三种主要形式，其中最为普遍和严重

的是腐蚀损坏，尤其是在沿海地区以及工

业发达地区腐蚀损坏已经成为影响汽车使

朱春东，武汉理工大

学教授，长期从事汽车材

料、零部件加工、汽车腐

蚀和防护的研究工作，主

持科研项目20余项，发表

论文50余篇，SCI、EI收

录20余篇；申请国家发明

专利10余项，其中以第一

发明人授权6项，获计算

机软件著作登记2项。

序号 品牌 召回范围 召回时间 召回地区 数量 原因

1 ××2001-2004年款

Tribute汽车2014.4 美国 10900 车辆的下控制臂前部连接件可能会产生过度腐蚀。

2 ××2001-2004年款

Escape汽车2014.4. 美国 348950 汽车的下控制臂的前部连接可能产生过度腐蚀。

3 ××Sonata & Grandeur TG 2014.3 英国 1852

在使用融雪盐的地区，融雪盐可能会在后部副车架部位沉积，

从而导致副车架锈蚀。

4 ××

2011-2014年款

Jeep道奇杜兰戈SUV等2014.4

美国、

加拿大等867795 车辆的制动助力器存在生锈隐患，可能导致事故发生。

5 ×× KC-ESR32D2等 2014.3 日本 13523 冷却线路存在生锈风险

6 ××

2005-2011年款

Crown Victoria等2013.8 美国 35500 底部中间轴可能因严重锈蚀而卡死，从而导致上部中间轴断裂

7 ××2004-2009款

力狮和傲虎2013.6 中国大陆 9600 刹车油管腐蚀而导致制动液渗漏，存在安全隐患。

8 ×× 1997-2003年款稳达 2010.1 中国大陆 271 后桥易腐蚀断裂

表1 市场的腐蚀信息—因腐蚀而导致的汽车召回事件

图1 汽车腐蚀案例

SPECIAL REPORT特别报道

252014.06 腐蚀防护之友

用寿命的主要原因。

据报道，金属腐蚀导致全世界每年每

辆汽车平均损失为150～250美元，可以估

算出2013年我国因汽车腐蚀造成的经济损

失达1700多亿元，造成材料、能源浪费，

导致巨大的经济损失，同时还带来环境污

染、交通事故。在1985～1991年间对瑞典

和我国汽车腐蚀调查表明，除意外交通事

故损坏及部分零部件磨损外，汽车腐蚀是

汽车损坏报废的重要原因。近些年来，由

于汽车零部件腐蚀而导致的汽车召回事件

不在少数，如表1所示。加强对汽车的腐蚀

防护，正确使用、合理维护与保养汽车，

对于安全运行、延长其使用寿命具有重要

意义，同时这也是汽车厂家和消费者的共

同愿望。图1所示的为一些汽车腐蚀案例。

汽车常见的腐蚀类型

汽车由各种金属材料零件和非金属材

料零件组成，在汽车使用的各种环境中无

论是金属材料还是非金属材料都会有腐蚀

问题。这些腐蚀发生在汽车的各个零部件

上，轻则影响汽车外观，重则造成功能损

伤，导致交通事故，危及人的生命财产安

全。汽车的腐蚀形态有很多，影响因素也

是多种多样的。表2所示的为一些常见的汽

车腐蚀类型：

汽车腐蚀试验

随着汽车腐蚀问题慢慢进入公众的视

野，汽车腐蚀所带来的危害也开始引起人

们的关注。汽车防腐越来越被重视，相关

法规的颁布则加速了这种趋势，汽车的抗

腐蚀性能已成为生产厂家对汽车性能的主

要考核项目之一。

腐蚀测试能检验产品的防腐能力，

甄别产品的质量，提高产品的竞争能力，

因而许多汽车厂家相继展开了相关试验。

汽车零部件的腐蚀测试主要有以下几种：

1、盐雾测试（中性盐雾、乙酸盐雾、铜加

速乙酸盐雾、交变盐雾 )；2、冷凝水 \水

雾试验；3、气体腐蚀试验；4、循环腐蚀

试验（CCT）；5、腐蚀膏试验；6、耐溶

剂试验（耐酸碱、汽油等各种溶剂）。其

中，中性盐雾、冷凝水\水雾、气体腐蚀和

循环腐蚀试验是最常用的加速腐蚀试验，

在汽车零部件的防腐测试中被广泛使用。

中性盐雾试验（NSS）与实际的自然

腐蚀试验相关性很低，甚至有研究结论认

为毫无相关性，但是NSS目前应用非常广

泛，被普遍认可并一直被认为是腐蚀试验

的基础试验。循环腐蚀试验（CCT）在恒

定盐雾试验基础上引入了高温、湿度、低

温、干燥等参量，还有部分加入紫外、氙

光等老化因素，尽可能考虑了自然环境中

的诸多条件因素，目的是取得了和自然环

境相关性更高的试验结构。相对于NSS而

言，CCT拥有更贴近于实际腐蚀状态，周

期短，能模拟实际环境中的温度和湿度变

化，能够更大程度上反映出镀层或涂层的

缺陷点，对工件的抗腐蚀性能要求更高等

优点。正是因为这些优点，越来越多的整

车厂采用新的加速循环腐蚀试验来取代原

有的中性盐雾试验。

整车的防腐测试现阶段则主要是道路

强化腐蚀试验，模拟沿海地区盐雾沉降、

北方冬季冰雪路面撒盐的腐蚀环境，通过

高温高湿、高低温交变、盐雾喷射、盐水

路、碎石路、强化坏路行驶和高速行驶等

多种试验工况，暴露汽车产品在结构设

计、材料选用和防护工艺等方面的腐蚀问

题，以此来考核及评价汽车在极其恶劣的

使用条件下的抗腐蚀性能，为提高产品抗

腐蚀能力提供依据。海南汽车试验研究所

自1998年起，开始进行汽车腐蚀试验的摸

索，制定了《海南汽车试验场汽车道路强

化腐蚀试验》进行发布，该方法于2005年7

月已作为汽车行业标准《乘用车强化腐蚀

试验方法》进行发布，得到了广泛认可。

表3所示的为海南所整车强化腐蚀试验中各

流程的时间分配表，图2为其腐蚀试验循环

示意图。

表2汽车常见的一些腐蚀类型

腐蚀类型 腐蚀部位 原因

斑状腐蚀斑状腐蚀频发在车身的前面

板、汽车裙带等部位。

这些区域受到砂石飞溅撞击最为严重，面

板漆层易遭划伤和脱落，加重了腐蚀。

缝隙腐蚀

汽车上金属结构的连接处及金

属与非金属的连接处，如汽车

横梁和纵梁，车身面板搭接

处，车身装饰条附件等部位。

这些部位的预处理和涂装容易不足，毛细

渗透作用将含有盐分和灰尘的水渗入缝隙

间，滞留沉积腐蚀介质，导致腐蚀。

点腐蚀

镀锡、镀铜、镀铬、铬镍金属

零件表面；排气系统；

金属材料的表面或钝化膜等保护层中常显

露出某些缺陷或薄弱点，这些地方容易形

成点蚀核心。

空腔腐蚀

驾驶室总成的横梁、纵梁、底

板和车门下是腐蚀的频发区；

腐蚀比较集中在夹层、叠合处

等

电泳涂装不容易到达，而且通风排水不

畅，水，灰尘、盐分等沉积，造成局部腐

蚀。

电偶腐蚀

水循环系统中的散热器、水

泵、缸体、缸盖、分水管等零

部件，车身等部位

这些部件采用不同材料制成，电位不同的

两种金属在同一介质环境中一旦接触即构

成电路，可能引发双金属电偶腐蚀发生。

表面涂层失效 汽车车身漆面、零部件涂层

汽车车身油漆涂层性能不均或涂层脏点、

颗粒，在高温高湿或盐雾环境下，产生起

泡、引起腐蚀扩散。

26 腐蚀防护之友 2014.06

表3海南所整车强化腐蚀试验中各流程的时间分配表

道路行驶 160min

湿热试验 16h

自然干燥 270min

盐雾喷射 20min

试车检查 30min

总　　计 24h20min

尽管不少车企做了相关的汽车腐蚀测

试的研究，但是各大厂家进行腐蚀测试实

验的周期各不相同，如中性盐雾试验，ISO

9227-2006推荐的试验周期从2h到1000h不

等，这些推荐时间，没有针对性指出何种

产品适用，生产厂家很难选择。同时，大

量的试验数据处于分散的状态，数据资源

没有共享，也没有统一的平台对这些数据

进行整合。这些不仅导致大量重复试验的

进行，造成了资源浪费，还给汽车腐蚀测

试的发展带来了无形的阻力，进而也影响

到了国内汽车防腐技术的发展。

国内汽车防腐现状

我国汽车工业发展水平与世界先进水

平相差较大，投入使用的汽车1～2年后就

出现腐蚀，3～4年就有部件腐蚀穿孔。国

内对于腐蚀防护的研究也非常落后，国外

从六十年代就开始了整车道路强化腐蚀试

验，这项试验对于汽车腐蚀防护能力的提

高有着极其重要的作用，而我国在这一方

面起步则相当的晚。海南汽车试验研究所

自1998年起，开始进行汽车腐蚀试验的摸

索，并于1999年正式开始汽车道路腐蚀试

验，至今，已完成百种车型的试验任务，

积累了大量的试验数据。其试验结果显

示，部分自主品牌与合资品牌仍存在有一

定的差距。

国内汽车的防护设计、防腐技术的应

用和工艺水平相对偏低。一些国产汽车油

漆层的丰满度、平整度和光泽度及附着力

偏低；镀层、转化膜的质量欠佳，尤其是

重腐蚀环境(酸雾、高温等)中零件的耐蚀能

力差。直接表现在使用一段时间后出现锈

渍，油漆层起泡、剥落、变色、失光，油

箱清洁度降低，非金属件变形等。与国外

或国内合资企业制造的品牌汽车相比，国

产汽车的造型、使用的材料及工艺直接影

响了产品的档次。

2014年，第二届中国汽车防腐蚀与

老化技术论坛召开，众多整车企业积极参

与。各企业交流汽车腐蚀与防护的经验与

想法，这对于促进汽车防腐的发展有着非

常积极的作用，同时也反映出国内大环境

对于汽车防腐蚀越来越重视。

汽车腐蚀防护

整车防腐性能的基本需求主要是从两

个方面出发，一是美观，二是保证汽车的

功能性。在保证美观和功能的同时也应该

尽量降低成本。做好防腐工作应从以下几

个方面入手：1、从结构设计上避免腐蚀；

2、汽车零部件合理选材；3、在使用保养

上防腐；4、从制作工艺上防腐。

结构设计不仅要考虑金属零部件的力

学性能和加工性能，还要考虑金属腐蚀原

理和腐蚀形态。各种防腐设计的应用和效

果受如下因素的影响：温度、排水孔的位

置、空气流通能力、气流飞溅引起的泥土

与道路盐的沉积、不正确的搭接和缝隙处

无法覆盖电泳涂层。合理的结构设计可以

使汽车的腐蚀大大减轻，并控制腐蚀的发

生。在设计时应避免尖端、空腔、缝隙和

容易引起雨水的沉积区域的形成等，电位

差差异较大的两种金属的接触容易发生电

化学反应，需要在两种材料之间增加相容

的材料。

汽车使用的金属材料有很多种，每种

材料的耐腐蚀性能都不一样。合理选材是

提高汽车耐腐蚀能力的有效方法，再与适

当的防护措施相结合，可以保证汽车外观

和使用寿命的要求，如车身钢板采用了镀

锌钢板或锌合金钢板，大大提高了车身的

耐腐蚀能力，近年来铝合金也应用于车身

钢板。宝山钢铁有限公司的研究发现，Zn

基镀层热冲压用钢和裸板及AISi镀层热冲

压用钢相比具有更好的防腐保护作用。非

金属材料一般不会发生腐蚀，用塑料代替

金属材料也是一种提高零部件防腐能力的

有效方法，如使用塑料油箱和油箱口盖，

如图3所示。

图3 车用塑料油箱

合理保养。经常对汽车进行清洗保

养，也能起到很好的防腐作用。目前国内

汽车虽有多级保养制度，但并不涉及防

锈处理，可以建立定期清锈和防锈处理制

度。

从制作工艺上防腐则主要是指汽车防

腐表面处理，目前汽车常用的表面处理方

式有电化学处理（电镀和阳极氧化）、涂

装（喷涂和电泳）、化学处理（磷化、钝

图2 腐蚀试验循环示意图

SPECIAL REPORT特别报道

272014.06 腐蚀防护之友

化、发黑等）、热处（热浸镀、热喷涂、

热烫印、化学热处理等）、真空法（蒸发

镀、溅射镀、离子镀等）。合理的表面处

理是提高零部件防腐能力最有效的方法，

根据零部件的结构、材料、性能和所服役

的环境决定其表面处理方式，如高强度标

准件采用达克罗处理，内部区域的标准件

采用镀锌处理。下面简单介绍几种常用的

汽车防腐表面处理方式：

汽车常用表面处理工艺—电镀锌

电镀锌，行业内又称冷镀锌，就是

利用电解，在制件表面形成均匀、致密、

结合良好的金属或合金沉积层的过程。电

镀锌的工艺：上夹具—前处理—水洗—钝

化—水洗—干燥。其中钝化处理是为了提

高镀锌零部件的抗蚀性和装饰性。按照电

镀工艺中使用原材料可以将电镀锌分为碱

性镀锌和酸性镀锌。

（一）碱性镀锌

（1）氰化物镀锌。包括高氰、中氰、

低氰和微氰镀锌。其优点是氰化镀锌对于

金属杂质不太敏感，镀液分散能力和深镀

能力好，镀层结晶细致，纯度高，结合力

和耐蚀性性能好，能得到厚镀层。合适复

杂零件的电镀。但是氰化物有剧毒，对环

境影响大，以后的发展趋势是发展无氰碱

锌。

（2）锌酸盐镀锌。主要成分有氢氧化

钠、氧化锌和相应的添加剂。优点是镀液

分散能力和深镀能力接近氰化镀液，镀层

结晶细致，光泽性好，槽液稳定，对设备

无腐蚀。缺点是温度范围窄，镀层厚度超

过15μm有脆性。

（二）酸性镀锌

（1）氯化物镀锌。包括氯化铵镀锌、

氯化钾镀锌和氯化钠镀锌。优点是镀锌电

流效率高，镀速快，镀液简单。镀液分散

能力和深镀能力好，氢脆性较小，镀层结

晶细致，光泽性好。缺点是镀层杂量大，

纯度低，对设备有腐蚀。

（2）硫酸盐镀锌。其优点是配方简

单，技术成熟，电流效率高，沉积速度

快，导电性好，价格低廉等。缺点是分散

能力差、极化能力小、镀层结晶粗糙、镀

层外观发暗，表面光洁度差。

电镀锌的后处理涉及到除氢处理、

钝化处理、镀锌层着色和膜层封闭。钝化

处理过去一直使用六价铬，由于六价铬具

有很强的光敏性和致敏性，可导致临床明

显的接触性湿疹，并且六价铬属于致癌物

质，故各国相继开始对六价铬实行禁令。

使用三价铬或者其他材料替代六价铬也是

镀锌的一个发展趋势。

汽车常用表面处理工艺—达克罗

达克罗，国内命名锌铬涂层，是一

种以锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要

成分的新型的防腐涂料。达克罗层外观

为均匀的银白色，涂层中80%为锌、铝，

其余是铬酸盐。工艺流程为：有机溶剂除

油——机械抛光——喷涂——烘烤——二

次喷涂——烘烤——干燥。图4所示的为经

达克罗处理的零件。

图4 达克罗件

达克罗是一种新型的表面处理技术，

与传统的电镀工艺相比，达克罗是一种

“绿色电镀”。其优势有以下几点：1，优

异的防腐性能；2，无氢脆性；3，耐高温

强；4，对油漆的着附力强；5，生产工艺

全程闭路循环，对环境无污染。达克罗涂

层虽然有很多优点，但它也有一些不足之

处，如部分达克罗层中含有对人体有害的

六价铬。达克罗件常用于重载汽车上的各

种高强度底盘中小支架、连接件、外露件

及紧固件、发动机周围等高热环境金属制

件、各种弹性零件以及各种形状复杂的管

类、腔类零部件的防腐。

汽车内腔喷蜡工艺

资料报道显示，乘用车内腔是频发腐

蚀部位之一，瑞典和中国防腐专家对市场

乘用车腐蚀损坏的调查结论之一：内腔采

用防锈蜡保护的车型，使用7年后，避免

了腐蚀的发生。内腔没用采用防锈蜡保护

的车型，使用三年后，50%发生了严重腐

蚀。

汽车内腔用蜡主要有两大类：一种

是溶剂型防锈蜡，另一种是固体蜡。空腔

喷蜡分为：室温、加温注蜡和灌蜡三种方

式。内腔室温注蜡工艺说明：1、注蜡前处

理，运输链将车身吊至适宜工位，用专门

的橡胶或塑料帽堵上底板处的进漆孔。2、

高工位进行底板横梁、纵梁等的喷涂，低

工位进行前盖、立柱、车门、后盖内腔等

的喷涂。3、室温晾干，用溶剂润湿过的白

纱布或无纺布擦去多余的蜡，堵上底板处

的注蜡孔，检查合格后送往内饰。

结语

随着汽车行驶里程和使用年限的增加，汽车各部位的腐蚀现象将逐渐加剧。汽

车腐蚀现象不仅会破坏汽车的外观，还直接影响到整车的质量和使用寿命。因此，

汽车防腐是汽车制造及使用中的一个重要部分，汽车防腐技术的发展对于车辆的使

用具有重要意义。

国内的大部分汽车厂还没有成立专业的部门对汽车的防腐进行统一负责，使得

防腐工作过于分散，缺乏系统性。应组建专业防腐部门统一负责防腐，建立起防腐

体系，来提高整车的防腐水平。而且，随着汽车工业的发展，汽车行业应该建立一

套针对于国内汽车的防腐标准。

汽车腐蚀的试验数据处于分散的状态，数据资源没有共享，导致大量重复试验

的进行，造成了资源浪费，影响国内汽车防腐技术的发展，因此，建立统一的平台

对这些数据进行整合势在必行。

28 腐蚀防护之友 2014.06

面向21世纪的汽车防腐蚀技术——记“2014第二届中国汽车防腐蚀与老化技术论坛（VCP）”

随着市场竞争的加剧，人们审美情

趣和环保意识的提高，消费者对于汽车的

腐蚀问题愈发敏感。如何提高整车的耐腐

蚀性能，满足人们对汽车环保、节能、安

全、舒适、美观的要求，实现品牌的自我

提升，是汽车业面临的重大问题。2014年4

月22日-23日，“2014第二届中国汽车防腐

蚀与老化技术论坛（VCP）”在北京亮马

河饭店会议中心举行，在论坛上与会嘉宾

们介绍了汽车防腐蚀的新材料和新技术，

　　随着市场竞争的加剧，人们审美情趣和环保意识的提高，消费者对于汽车的

腐蚀问题愈发敏感。如何提高整车的耐腐蚀性能，满足人们对汽车环保、节能、

安全、舒适、美观的要求，实现品牌的自我提升，是汽车业面临的重大问题。

本刊记者/赵泽南

分享了汽车防腐蚀的分析与研究，这些将

给汽车防腐蚀工作带来新的进展，提供新

的解决方案。

据了解，基于物联网的大气环境腐蚀

在线监测系统有望应用于汽车整车试验，

该系统可通过传感器远程实时地把腐蚀测

试数据传递到后台服务器进行分析处理，

并可以实现对基础材料的在线数据采集，

目前已经应用于阴极保护在线监控管理系

统平台和管道腐蚀阴极保护管理工程。

为了达到高防腐的效果，通用的方法

是电镀+三价铬钝化+封闭处理，这样存在

一定的风险问题，如三价铬钝化存放一段

时间后水煮变色污染环境，装备损伤后维

修更换成本过高。据悉新一代高防腐无铬

钝化技术ZECCOAT锌可特不仅可以解决上

述问题，并且在环保、品质、成本上具有

很大的优势。

此外，与会嘉宾们还介绍了Zn基热冲

压用钢、水性锌铝涂层、底盘防护技术、

正在聆听演讲的嘉宾和代表 交流环节演讲者回答嘉宾问题

SPECIAL REPORT特别报道

292014.06 腐蚀防护之友

汽车内外饰装饰性电镀技术、汽车涂层外

板盐雾试验技术、环保型电镀锌工艺、汽

车喷蜡工艺等汽车防腐蚀相关材料、技术

和工艺，并分享了汽车腐蚀控制要求、中

国市场汽车腐蚀环境信息、汽车零配件加

速腐蚀测试方法、海南试验场整车腐蚀试

验、汽车腐蚀及国际品牌车企防腐标准研

究、汽车腐蚀典型部位分析、整车防腐工

作现状及重点问题、整机防护体系失效分

析和汽车涂层外板盐雾试验技术分析等内

容。

本届论坛演讲共20场，分如下四个主

题展开：汽车防腐蚀与老化相关法规与技

术趋势；汽车防腐蚀与老化新材料新技术

应用；汽车防腐蚀与老化检测与评价；汽

车防腐蚀与老化质量控制与产品设计。

出席本届论坛的有中国汽车工程学会

副秘书长张宁、北汽福田汽车工程研究总

院副院长陆子平、中国腐蚀与防护学会常

务副秘书长杜翠薇、中国表面工程协会清

洁生产指导委员会主任樊景星及包括国家

材料环境腐蚀平台副教授肖葵、中国表面

工程协会电镀分会工

程师王新国、福田汽

车工程研究总院副总

工程师宋庆源、广州

超邦化工有限公司销

售及市场部销售经理

崔廷昌、安美特（中

国）化学有限公司通

用五金电镀部中国

汽车OEM经理罗恩

洲、实乐达（无锡）

表面处理技术有限公

司防腐事业部经理王

茂堂、恩欧富涂料商

贸（上海）有限公司

市场部主任王晓星在

内的20名演讲嘉宾，

及其他国内整车企业

代表及零部件企业代

表、科研院所专家学

者、检测机构、表面

处理技术提供商、原

材料和设备供应商、

包装运输产品及服务供应商、清洗与防锈

技术服务商、测试实验仪器设备供应商等

约300人。

本届论坛由中国汽车工程学会主办，

北汽福田汽车有限公司协办，支持单位为

中国腐蚀与防护学会和中国表面工程协

会。本届论坛由广州超邦化工有限公司，

恩欧富涂料，德国施洛特，安美特（中

国）化工有限公司，武汉风帆电镀技术股

份有限公司联合赞助。论坛旨在提高中国

汽车产品防腐蚀及老化设计，推广防腐蚀

与老化最新材料和技术的应用，进而提升

自主品牌的产品品质。

行业背景：

1、《家用汽车产品修理、更换、退货

责任规定》自2013年10月1日起开始实施，

表面防腐直接影响着汽车零部件的寿命、

安全和品质，客户会越来越“细心”，越

来越“挑剔”，未来车辆的耐腐蚀性能将

成为产品差异化竞争的重要手段之一。

2、每年我国汽车产品因腐蚀造成的损

失达1000亿元人民币。中国汽车工业的发

展带来了表面防腐行业的发展，但总体而

言，自主品牌汽车与外资品牌在防腐工艺

方面仍然存在较大的差距，主要表现在汽

车油漆层的丰满度、平整度和光泽度及附

着力偏低，镀层、转化膜的质量欠佳，重

腐蚀环境（酸雾、高温等）中零部件的耐

蚀能力差。

IACM系统有望应用于汽车整车试验

国家材料环境腐蚀平台肖葵副教授在

本届论坛上做题为“材料腐蚀信息学及其

在汽车行业应用”的演讲时表示，基于物

联网的大气环境腐蚀在线监测系统（以下

简称IACM系统）有望应用于整车的试验过

程中，通过传感器远程实时地把腐蚀测试

数据传递到后台服务器进行分析处理，同

时可以实现对基础材料的在线数据采集，

为未来构建大数据提供很好的数据采集系

统。

肖葵介绍，IACM系统是由国家材料

环境腐蚀平台开发设计，目前已应用于阴

极保护在线监控管理系统平台和管道腐蚀

阴极保护管理工程。

IACM系统主要分为三部分：数据采

集系统、远程传输系统、后台存储及管理

系统。

IACM系统是材料腐蚀信息学的工程

案例之一，中国腐蚀与防护网是材料腐蚀

信息学的重要载体，满足五年在线存储和

存储容量可扩充性的需求。中国腐蚀与防

护网目前所拥有的数据共享资源结构有

数据资源、试验资源、腐蚀知识、科技资

源、防护技术、行业资讯和专题服务。

材料腐蚀信息学体系是围绕腐蚀基本

数据库结构建设、腐蚀数据挖掘与建模、

腐蚀过程的模拟和仿真、腐蚀数据共享与

应用四个核心内容进行构建的。

近年来，有关大数据、物联网和云技

术的快速发展使材料腐蚀信息学的基础更

北京科技大学肖葵副教授“材料腐蚀信息学及其在汽车行业应用”现场演讲

与会嘉宾王茂堂经理就新一代高防腐无铬钝化技术进行提问

30 腐蚀防护之友 2014.06

加牢固。比较典型的案例有：基于神经网

络计算的石化设备腐蚀管理专家系统，钢

铁企业产品环境腐蚀网络数据库系统，轻

质有色金属材料腐蚀数据库系统。

新一代高防腐无铬钝化技术能秒杀一切吗

“从环保、品质、成本角度看，为

了达到高防腐的效果，目前通用的方法是

电镀+三价铬钝化+封闭处理。这样存在一

定的风险问题，比如三价铬钝化存放一段

时间后水煮变色的环保问题，钝化层的自

我修复品质，另外就是装备损伤后的成本

问题。那怎么样去解决这些问题又能达到

上面的三个标准呢？”广州超邦化工有限

公司销售经理崔廷昌先生在本届论坛上做

题为“汽车三包新政下的环保防腐蚀新时

代”的演讲时抛出了这个问题后说，“新

一代高防腐无铬钝化技术ZECCOAT锌可特

可以解决。”

根据崔廷昌的介绍，无铬钝化技术

ZECCOAT锌可特具有如下性能特点：无

铬、不含有害的化学品和重金属，完全符

合ROHS、WEEE、ELV要求；可应用在所

有含锌的金属层表面，色泽为无色透明，

可以替代传统钝化和封闭；操作容易和维

护简单；提高了外观要求，消除了颜色的

差异；具有高防腐蚀性能和抗冷热循环测

试能力；超薄膜层1μm，有超高的自我修

复能力；具有更均衡的摩擦系数。

此言一出，引起了参会人员的广泛关

注。在提问环节，实乐达表面处理技术有

限公司王茂堂经理问道：“假如按照你所

讲的，你们所提供的产品可以秒杀一切，

无论是镀锌、锌镍合金，但是据我所知，

你们的市场表现好像并不是很优秀，那么

我想问一下你们的产品目前的短板是什

么？”

针对这个问题，崔廷昌表示，一项新

的技术转化到应用是有周期的，这个技术

并不是秒杀一切，只是解决问题。

宝钢股份开发一系列汽车用先进防腐材料

宝山钢铁股份有限公司（以下简称宝

钢股份）研究院冷轧产品研究所首席研究

员戴毅刚先生在本届论坛上做了题为“汽

车用先进防腐材料开发及应用研究”的演

讲。演讲中，戴毅刚介绍了宝钢股份近两

年进行的一系列汽车用先进防腐材料的开

发，包括Zn基（镀锌或锌合金层）热冲

压用钢、无机固体润滑膜的GI钢板（GI-

T）、燃油箱钢制产品（EG-CSG）、高耐

蚀镀铝锌耐热涂层钢板。

根据戴毅刚的介绍，Zn基热冲压用

钢主要应用于结构件。同裸板及AI-Si镀层

冲压用钢相比，Zn基热冲压用钢具有更好

的防腐保护作用，如下四个优点：加热时

无需气体保护；无氧化铁生成、无表层脱

碳；比AI-Si镀层硬度低，对模具的损伤

小；牺牲阳极保护较AI-Si镀层有更好的耐

蚀性能。目前，Zn基热冲压用钢仍处于开

发阶段。

戴毅刚介绍，无机固体润滑膜的GI钢

板（GI-T）具有更低的摩擦系数，更稳定

的摩擦特性，更好的冲压润滑性，可以减

少模具的清洁频率。无机固体润滑膜的GI

钢板（GI-T）用低牌号钢种代替高牌号，

能够实现成本的优化。目前，民族品牌里

很多厂商都在开始认证，有的已经开始批

量使用。

根据戴毅刚的介绍，燃油箱钢制产品

（EG-CSG）具有优良的耐汽油劣化液腐蚀

性，良好的耐盐雾腐蚀性能。

戴毅刚介绍，高耐蚀镀铝锌耐热涂层

钢板代替镀铝材料用于加工制造汽车排气

管上部隔热板，在保障使用性能的同时可

以进一步优化成本。同铝和不锈钢相比，

高耐蚀镀铝锌耐热涂层钢板具有加工性

好、有刚度、成本低等优势。目前，该产

品已经进入认证阶段。

内腔喷蜡防锈保证汽车防腐年限可达12年

原中国第一汽车集团公司技术中心研

究员级高级工程师胡林林女士在本届论坛

上做了题为“汽车喷蜡工艺与防腐蚀效果

评价”的演讲。

胡林林介绍，乘用车为承载式车型，

横梁、纵梁都起着支撑和抗冲击的作用，腐

蚀直接影响到车的结构强度，与使用安全有

直接的关系。内腔进行喷蜡防锈，车身防腐

年限可达到12年，对于整车的防腐性能和使

用寿命是非常重要的。汽车内腔用蜡主要

有两种类型：溶剂型防锈蜡和固体蜡。空

腔喷蜡分为室温注蜡、加温注蜡和灌蜡三种

方式。出口车用蜡分为合页蜡、发动机防护

蜡、底盘防锈蜡和面漆保护蜡。

根据胡林林的介绍，汽车内腔锈蚀

主要分为两类：车身内腔锈蚀和车体钣金

焊接边锈蚀。车身内腔锈蚀的原因是：

由于汽车的结构设计，造成空腔内空气流

通不畅，长期处于潮湿状态，排气孔积存

泥土，造成锈蚀。锈蚀主要发生在门槛内

腔、车门内腔、底板与加强板形成的封闭

或半封闭区域。车体钣金焊接边锈蚀的原

因是：由于钣金的间隙过小，导致内腔电

泳涂层较薄或无电泳漆，在潮湿的环境中

锈蚀。车体钣金焊接边锈蚀主要发生在内

腔钣金与钣金之间的点焊处，螺栓连接处

以及包边部位。

SPECIAL REPORT特别报道

312014.06 腐蚀防护之友

旧貌终将换新颜

汽车涂料：高效低排放

水性涂料

随着可持续发展观念的深入人心，

人们环保意识的日益提高，作为环境友好

型、资源节约型的水性涂料走进了人们的

视野。

据了解，我国汽车涂料，除阴极电泳

已普遍采用水性涂料外，中涂和面漆(底

色漆+罩光漆)仍以VOC（挥发性有机化合

物）含量较高的溶剂型涂料为主体。

溶剂型涂料存在以下五个方面的问

题：

1、铅污染：在溶剂型涂料的生产中，

通常将铅作为助剂添加在涂料中，用以提

高溶剂型涂料的干速和漆膜的硬度。虽然

这可以提高产品性能，但对于涂料的使用

者来讲，存在非常大的安全隐患；

2、空气污染：溶剂型涂料中含有大量

的VOC，在使用过程中会向外挥发出大量

的有毒化学物质；

3、资源浪费：溶剂型涂料有50%以上

的成分是从石油中提取出来的有机溶剂，

在溶剂型涂料成膜过程中，有机溶剂会挥

发到空气中，造成大量的资源浪费；

4、安全问题：溶剂型涂料属易燃易爆

物品，在生产和使用过程中存在非常大的

安全隐患；

5、致命的“职业病”：溶剂型涂料

中含有大量的有毒挥发物质，包括甲醛、

苯、二甲苯等。有研究报告认为：长期接

　　“受国内环保等法规的要求，汽车涂料向高效、低排放的

方向发展。高效方面，如高泳透力电泳涂料等。低排放方面，

如高固体分涂料、水性涂料等。”华晨汽车工程研究院涂装工

艺处处长李婷婷女士在接受本刊记者采访时表示。限于篇幅，

本文仅就水性涂料和高泳透力电泳涂料做一些简单的介绍。

本刊记者/赵泽南

触，轻则使人易疲劳、记忆力减退、注意

力不集中；重则出现疲乏、情绪不稳、自

控能力和自主性下降等持久的性格及情绪

改变。

与溶剂型涂料相比，水性涂料具有以

下特点：

1、水性涂料以水作溶剂，节省大量资

源；水性涂料消除了施工时火灾危险性；

降低了对大气污染；水性涂料仅采用少量

低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境

条件。一般的水性涂料有机溶剂（占涂

料）在10%～15%之间，而阴极电泳涂料已

降至1.2%以下，对降低污染节省资源效果

显著。

2、水性涂料在湿表面和潮湿环境中可

以直接涂覆施工；水性涂料对材质表面适

应性好，涂层附着力强。

3、水性涂料涂装工具可用水清洗，大

大减少清洗溶剂的消耗。

4、水性涂料电泳涂膜均匀、平整，

展平性好；内腔、焊缝、棱角、棱边部位

都能涂上一定厚度的涂膜，有很好的防护

性；电泳涂膜有最好的耐腐蚀性，厚膜阴

极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h。

“水性漆技术主要是VOC排放降低，

其排放量约为溶剂型漆的三分之一，满足

国家环保法规未来更高的要求。市场上

PPG、BASF的水性漆具有高光泽的特点，

鲜映性好。”李婷婷介绍说。

水性涂料取代溶剂型涂料是大势所

趋。“汽车涂料的水性化进程是从底到面

逐步进行的，早在60年代欧、美等发达国

家已经率先使用水性电泳底漆，目前底漆

已有90%以上采用水性涂料，88%汽车中

涂也已采用水性化技术，水性金属闪光底

色漆的应用超过了65%，罩光清漆则大多

采用高固体分涂料或粉末涂料，水性罩光

清漆正在研究完善，工业化应用较少。如

德国的大众、通用、宝马、克莱斯勒等汽

车公司均采用水性中涂和水性底色漆。国

内的水性汽车涂料发展则不容乐观，除了

底漆大部分水性化以外，水性中涂及水性

面漆均未实现工业化应用。”慧聪涂料网

2013年10月9日登载的《汽车涂料产业研发

现状及发展趋势》中如是说。

水性涂料因其在技术和成本等方面的

原因，在国内涂料市场发展缓慢。专家指

出，行业的起步，除了技术层面的问题，

还需要以广泛的社会认知为基础。据了

解，随着国家对环境保护越来越重视，各

种环保政策也不断地出台。2013年9月10

日，国务院印发了《大气污染防治行动计

划》，其中明确提出要推广、使用水性涂

料。2014年3月31日，国家环境保护部颁发

了最新修订的《环境标志产品技术要求水

性涂料》，并于2014年7月1日正式实施。

另外，环保部、税务总局和财政部正在联

合研究对特定溶剂型涂料增收消费税，以

拉近水性涂料与溶剂型涂料的价格，促进

行业的发展。未来国内的汽车涂料市场，

32 腐蚀防护之友 2014.06

水性涂料前景广阔。

2013年9月26日，“2013年一汽丰田水

性涂料广州地区导入启动大会”在广州举

行。大会上，一汽丰田正式宣布广州16家一

汽丰田经销店将在2013年内全面导入水性涂

料。在此之前，一汽丰田已在深圳、上海的

经销店全面导入了水性涂料，并在北京、成

都、宁波等地分别设立了样板店。

PPG大中华区汽车原厂漆高级商务总

监姚健清先生在接受本刊记者采访时表示：

“当前的汽车涂料市场有两个比较主要的趋

势：更环保的涂料与更低涂装成本。更环保

性的涂料，比如说粉末涂料和水性涂料是比

较典型的低排放涂料。其中粉末涂料可实

现完全无VOC排放，而水性涂料相对更实

际、更具可操作性，且同时也能达到环保的

效果，广泛地被市场和客户接受。目前国家

已经有明文规定，从2012年1月1日开始，新

汽车的生产线或新车型投产必须使用水性中

涂和水性色漆。中国在亚洲率先推出此项决

定，势必带动汽车涂料市场的发展趋势。”

高泳透力电泳涂料

据了解，在汽车车身涂装过程中，车

身内腔区域不喷涂面漆，全靠电泳底漆或

在内腔通过注蜡工艺来防止车身内腔的腐

蚀。因此，汽车车身内腔部位电泳漆膜上

膜质量的好坏将直接影响到车身内腔防腐

的年限与防腐效果。如果在汽车车身结构

设计、电泳涂料的选择、工装设计及电泳

工艺参数的选择等方面没有考虑汽车车身

内腔电泳成膜问题，就会导致车身内腔电

泳漆膜质量差。车身内腔局部区域没有电

泳漆膜，造成该部位防腐性差，防腐时间

短，特别在环境潮湿、盐分含量高的海边

等地区，如果遇到雨水等场合，车身内腔

更容易发生腐蚀，出现流黄水等现象，改

善汽车车身内腔等区域电泳漆膜的质量至

关重要。

使用高泳透力电泳涂料能够在更短的

涂装时间内达到防腐蚀所要求的膜厚，降

低能耗，提高涂装效率；同时可以在较低

的电压下达到相应内腔所要求的膜厚，节

约电量，减少槽液的温升，减少针孔等漆

病的产生；还可以在较低固体分下达到膜

厚要求，降低涂料损耗，加快涂料更新周

期，减少循环量，使涂装系统更加稳定。

资料显示，世界上首个向汽车装配

厂对电泳涂料技术进行商业推广的公司是

PPG工业集团。自1963年PPG将电泳涂料注

入位于福特汽车威克瑟姆（Wixom）工厂

的世界首个汽车车身电泳涂料储罐以来，

PPG相继发明并推出了阳极电泳涂料技

术，阴极环氧电泳涂料，无铅、低VOC、

高泳透力电泳涂料等产品。

姚健清介绍：“截至2013年6月，全

球已有超过7亿台车辆使用了PPG的电泳涂

料，而且这一数字还在以每天约九万辆的

速度增长。”

PPG电泳涂料现在已不仅局限于为汽

车车身提供防护，其应用还延伸至汽车零

部件、家电、计算机、其他电子产品、工

程机械配件等领域。

根据姚健清的介绍，之所以PPG在电

泳涂料产品和工艺先进性方面处于先驱地

位，原因包括：

涂料超滤，提高效率；

第一个将阴极电泳漆推向市场；

设计和安装的第一个阳极电解液系

统，减少了浪费；

推出了第六代Enviro-Prime无铅阴极环

氧漆。

“PPG电泳涂料因其环保、使用效率

高、涂装厚度均匀、高防腐性能等众多优势

受到了汽车工业的青睐。”姚健清表示。

据了解， P P G 第六代无铅电泳漆

(ENVIRO-PRIME2000)具有无铅环保、烘

烤温度低、外观质量高、泳透力强等特

点。该电泳漆泳透率高，在车身腔式结构

的内壁能形成良好的保护层，可延长车辆

使用寿命。通过利用改进树脂代替了铅、

锡等重金属进行防腐蚀催化、钝化和加速

交联，达到了无铅排放，对环境能起到更

好的保护作用。

2013年9月，立邦（Nippon Paint）

汽车涂料事业高泳透电泳产品历时一年

半，正式获得通用汽车全球运营部门认证

（General Motors International Operations ,

简称GMIO）。此次获得通用汽车认证的电

泳产品在立邦中国工厂生产制造，应用于

中国的汽车制造业。

根 据 立 邦 官 网 资 料 显 示 ， 立 邦

POWERNICS 301新型电泳涂料具有如下性

能：

高耐盐雾性：SST＞1000小时；循

环腐蚀实验CCT＞50循环；低温固化：

160℃×10分；适应低T.O长更新周期；设

备适应性良好。

节能性：无铅涂料；低溶剂含量；低

加热减量。

环保性：高泳透力；低温固化，减

少能源消耗；低加热减量，减少涂料使用

量。

结语随着环保节能理念的深入人心，汽车防腐蚀与延寿的客观要求，汽车涂料将继续在经济(Economy)、效率

(Efficiency)、生态((Ecology)、能源(Energy)，这4个原则的基础上，不断地变革和完善。“国内外环保法规的不

断出台，有力地推动了汽车涂料产品结构的调整。在汽车涂料生产中，传统溶剂型汽车涂料逐渐减少，高性能、

低污染汽车涂料快速增长。国内外纷纷出台法规，限制铅、铬、锌等重金属颜料在汽车涂料中的应用，促进了环

保汽车涂料的开发和应用。汽车涂料的开发在提高性能的同时将更注重环保性。水性涂料、粉末涂料以及高固体

分涂料，将逐步替代传统的溶剂型中涂、面漆涂料，成为现代环保型汽车涂料的主流。”慧聪涂料网2013年10月

09日登载的《汽车涂料产业研发现状及发展趋势》中如是说。

SPECIAL REPORT特别报道

332014.06 腐蚀防护之友

中国汽车涂料市场

国际品牌强势盘踞简述国内汽车涂料市场现状、厂商行销策略及未来发展趋势

市场现状

根据中国汽车工业协会公布的信息，

2013年全国汽车销量增长率为13.9%，销售

量为2198万辆，汽车总产量为2211万辆。

“中国已经连续多年是世界上第一大

汽车市场，并且从产销数字上，不断拉大

和其他国家的差距。2013年全年实现产销

接近2200万辆，增长率约为14%，预计2014

年会达到2400万辆，在全球汽车增长率为

3%-4%的情况下，中国依然可以实现接近

2位数的增长。”PPG工业公司（以下简称

PPG）大中华区汽车原厂漆高级商务总监姚

健清先生接受本刊记者采访时介绍道。

随着中国汽车市场的突飞猛进，高

度依赖于汽车市场的汽车涂料市场日益繁

荣，汽车涂料在我国涂料行业所占的比

重越来越大。据九正建材网登载的资讯了

解，2013年我国汽车涂料产量占全国涂料

总产量的9%。

汽车涂料是指涂装在乘用车和商用车

等各类车辆车身及零部件上的涂料，一般

指新车的涂料及辅助材料和车辆修补用涂

料。一般包括整车厂OEM漆（原厂漆）、

汽车修补漆、汽车零部件用漆等。整车厂

OEM漆包含电泳漆、中涂、色漆、清漆

等，零部件用漆包含塑料漆、底盘等零部

件用漆。

在我国的汽车涂料市场，涂料业的国

　　汽车涂料和汽车行业的发展是息息相关的。中国汽车工业起步于20世纪50年代，随着科学技术的日

新月异，人们生活水平的普遍提高，中国汽车工业不断发展壮大，与此同时，汽车涂料市场也逐渐发展起

来，汽车涂料在我国涂料行业所占的比重越来越大。据九正建材网登载的资讯了解，2013年我国汽车涂料

产量占全国涂料总产量的9%。

本刊记者/赵泽南

际巨头通过独资、合资、收购等方式在中国

组建公司，其品牌占据大部分的市场份额。

除了为数不多的国产高端品牌以外，国内自

主品牌主要集中在汽车修补漆市场。

中外涂料网2012年12月21日登载的

《我国汽车涂料的市场分析》中指出：

“随着轿车工业的合资化，产品的引进，

拉动世界知名的汽车涂料厂商(如PPG、

BASF、关西、立邦等)来华投资，组建合

资或独资汽车涂料公司，高档汽车涂料市

场几乎全被外国品牌占领。随着国营企业

和科研机构的转制，机制灵活的民营(含港

资、台资)汽车涂料公司(厂)涌现出来，占

领了一定比例的汽车涂料市场，有些自主

品牌产品在市场上有较高的认知度。”

中国行业研究网2014年4月28日登载的

《我国汽车涂料市场发展现状调查分析》中

显示，在中国汽车原厂漆市场，75%-80%的

市场份额被国际品牌占领；在修补漆市场，

75%左右的市场份额被国内品牌所占领，但

是，它们大部分占领的是修补漆的中低端市

场。在塑料件漆市场，大部分的市场份额同

样是被国际品牌所占领。

汽车点评网登载的《2013中国汽车

修补漆主流市场分析》中是这样描述的：

“2005-2013年：受制于中国汽车市场的快

速发展和强大影响力，全球的汽车主机厂质

量认证体系逐渐开放，原有寡头垄断格局逐

渐松动，欧美日本的汽车修补漆厂家大部分

在中国设立生产工厂或收购中国本土排名靠

前的自主品牌，从而实现了国产化。”

“在整车厂OEM漆方面，国际涂料品

牌唱主角，PPG、BASF、立邦、关西等国

际巨头占据汽车厂的主要份额，其他国产

高端品牌比如金立泰等也有一席之地。在

塑料件涂料方面，国产涂料品牌占据中低

端市场，而国际涂料品牌盘亘在高端产品

系列中。汽车修补漆市场上主要由国产品

牌，外资高端品牌约占1/3。”华晨汽车工

程研究院涂装工艺处处长李婷婷女士在接

受本刊记者采访时如是说。

以PPG为例，根据姚健清的介绍，

PPG在中国占有近1/4的市场份额。PPG在

中国业务的比重，目前为15%-17%。“在

汽车涂料领域，无论是从技术上还是市场

份额上，PPG一直处于全球领先的地位。

在中国，我们也是汽车涂料的领先者。目

前在亚太地区，PPG汽车涂料的销售额增

长迅速。2013年，亚太区汽车涂料的销售

额即占公司全球汽车涂料业务的25%，增

长率达11%。PPG在中国2013年的销售额占

亚太地区汽车涂料销售额的65%。”姚健

清说。

行销策略

《我国汽车涂料市场发展现状调查

分析》中指出：“国内汽车原厂漆市场是

34 腐蚀防护之友 2014.06

一个相对封闭的市场，原厂漆一般都是通

过直销的方式从原厂漆供应商销售到车厂

的。”

关于汽车原厂漆的行销方式，《我国

汽车涂料的市场分析》中是这样描述的：

“供应方式由过去计划经济下涂料生产出

来，交到化工站，就算完成任务的方式转到

按市场经济规律，经招、投标、由涂料厂直

供，并加强了售后服务的方式。近几年来，

又发展到系统供货方式，由按涂料用量结算

改为按合格涂装成品的结算方式。汽车涂装

生产管理朝着专业化分包管理的方向发展，

即汽车厂的涂装车间生产由汽车厂、涂料

厂、涂装设备厂或专门的管理公司共同管

理。如湖南关西、天津PPG和上海BASF等

合资公司已与有关汽车厂按上述模式签订了

多条涂装线（车间）的承包合同，进行涂装

线的生产管理，按合格涂装产品结算。这种

供应方式和专业化分包管理模式，有利于涂

料公司或供应商直接获得第一手应用信息反

馈，进行产品改进。另外，按合格涂装成品

的结算方式，促使涂料厂商更关注有针对性

地优化涂料性能，关注涂着效率（涂料的有

效利用率）和涂装一次合格率，不再像过去

那样，涂料厂不关心涂装成本，而希望涂料

耗量越高越好（涂得越厚，返修率越高，越

好）。”

李婷婷介绍：“目前主要看整车厂的

品牌，比如德系车厂，比较愿意使用欧美

体系的涂料品牌，而日系汽车采用日系涂

料比较多，美系车厂则比较愿意使用美系

涂料。行销方式主要是通过直销宣传的

模式，对客户的要求提供不同产品的组合

搭配技术方案。从产品开发、性能检测实

验、现场调试、问题分析和处理、参与外

观质量监控等等提供整套的产品技术和服

务方案，参与整车厂的颜色流行趋势分析

和新产品开发（比如珠光漆、亚光漆等

等）。另外，涂料厂家都有驻厂服务技术

人员，为整车厂提供强大持久的产品配套

服务。”

关于行销这方面，各厂商根据自身对

市场的把控和定位，策略并不仅限于此。

以PPG为例，据了解，PPG采取了双轨并行

的营销思路。

“ 在 亚 太 地 区

我们重点加强了与全

球性大型汽车制造商

的合作关系，同时有

效地发展各国的本土

客户，支持当地各品

牌的发展。在制造领

域，我们坚持在客户

的附近能够为他们保

障其所需产品的生产

及供应。我们注意到，在汽车领域，有很

多汽车制造商也逐渐在我们周边建厂。自

1994年来天津投资之后，我们逐渐开发了

周边区域的业务，包括天津及其周边地区

的客户。无论是汽车涂料还是其它涂料，

如建筑涂料、工业涂料，我们都坚持一样

的理念——强调本地化，通过在靠近客户

的地区建厂，从而实现相对较短的整个供

应链，以能够及时反应客户的需求。”姚

健清介绍。

姚健清表示，PPG是目前全球唯一一

家有能力提供汽车涂装车间所需全部涂料

和辅料的公司，从前处理、电泳、车底

PVC、中涂、面漆（溶剂型和水性漆）到

清漆、塑料部件用漆，乃至车间清洁剂、

汽雾凝聚剂，一应俱全。

市场趋势

近年来，外资涂料企业大举入华，纷

纷在中国投资建厂，拓展业务板块，加深

其产业布局。

2012年，美国宣伟公司（Sherwin-

Williams）收购了位于常州市的江苏普兰纳

涂料有限公司100%股权，以拓展其在中国

汽车涂料的版图。

2013年，巴斯夫上海涂料股份有限公

司在上海化工园投资了新的底漆厂，新厂

将增加公司本地每年13500吨的底漆生产容

量。

2013年4月23日，PPG在天津成立汽

车涂料中国研发应用中心。这是PPG在中

国首个针对汽车涂料的本地化研发及应用

团队。同时，PPG全球最大的涂料生产基

地——PPG涂料（天津）有限公司的新水

性漆车间同期投产。“天津，芜湖，张家

港等地目前的持续投资，是我们全球战略

的一环。”姚健清表示。

慧聪涂料网2013年11月04日登载了一

篇题为《外资涂料企业及其供应商继续在

中国投资》的文章。文章中指出：“不断

飙升的汽车市场，让汽车涂料制造商扩大

在中国的发展。”随着汽车涂料市场的蓬

勃发展，外资涂料企业及其供应商或将继

续在中国投资。

关于民族自主品牌，中国行业研究网

2014年4月8日登载的《国内汽车涂料企业

发展低迷》中是这样描述的：“根据调查

显示，中国的汽车涂料产业发展目前还存

在着一些问题，例如缺乏创新技术、生产

控制技术落后、涂料的装备水平低等。另

一方面，国外涂料企业正在加速抢夺市场

份额。目前的现状是，国产名牌汽车涂料

企业控制的市场份额很小，涂料行业同质

化竞争十分严重，这使得国内汽车涂料企

业的利润空间变小，很长时间其平均利润

率都低于10%。”这种局面可能还将持续一

段时间，短期内不会出现根本性的转变。

随着国民经济的增长，人们消费水平

的提高、消费观念的转变，二、三线城市

拥有巨大的潜在消费市场，渠道下沉，抢

占更多的二、三线市场，是很多企业的普

遍共识，汽车涂料市场也会将会随着汽车

市场而向下释放。《我国汽车涂料市场发

展现状调查分析》中指出，2014年中国汽

车市场10%的增长力来自于市场购买力正

在从省会、省中心城市向二、三线城市，

或者三、四线城市的释放。这需要大量的

汽车涂料，汽车涂料也将会有较大幅度的

需求增长。

图1：PPG汽车涂料中国研发应用中心落成及新水性漆车间投产仪式

SPECIAL REPORT特别报道

352014.06 腐蚀防护之友

整车腐蚀与防护设计及其系统管控

概述

近年来，汽车已经成为家庭生活重要

工具之一，长期为人类的生活提供了越来越

多的便利，但是，在使用过程中也发现，在

潮湿、多雨沿海地区，或在经过融雪剂处

理的道路，汽车覆盖件、底盘等系统发生

锈蚀，还有因锈蚀产生了零部件断裂等功能

失效，它不仅影响汽车的外观质量，还给安

全、经济等造成极大的损失。据报道，金属

腐蚀导致全世界每年汽车平均损 失为150-

250美元/车，美国汽车工业因腐蚀而造成的

年损失约为200亿美元。汽车腐蚀防护设计

已经成为汽车企业整车设计的重要指标之

一。

1、腐蚀部位及整车腐蚀设计

　　本文首先简单地介绍了汽车运行中受到复杂的腐蚀环境下，汽车易出现腐蚀的部位，并从材

料选型、工艺和结构设计上，给出了汽车地板腐蚀防护设计的一般原则和手段，然后根据汽车产

品受到腐蚀环境的差异，明确了典型位置或产品的腐蚀设计年限的要求。最后，结合汽车企业整

车腐蚀体系的整体建设要求，指出汽车企业应该加大腐蚀关键技术攻关，加强多方合作，加快汽

车全过程腐蚀控制体系建设的趋势。

文/杨洁　长城汽车股份有限公司

1.1汽车典型腐蚀部位

汽车在使用过程中，机盖板、底盘及

轮罩等位置，常受到地面雨水、雪、盐水等

侵蚀（如图1所示），容易造成整车漆面的

涂层脱落，汽车板外漏，加快了汽车产品的

腐蚀，同时，酸性或碱性成份进入缝隙等空

间，也进一步加剧腐蚀发生。

因此，整车开发阶段，汽车企业把复

杂的腐蚀环境作为设计输入重要参数，而图

1中阴影部分也是汽车腐蚀与防护设计中重

点关注的部位。

1.2整车腐蚀防护设计

1.2.1 整车及系统腐蚀设计

基于整车开发过程中受到多种因素制

约，如自然环境、消费者关注程度、零部件

使用工况和成本因素等，产品工程师将整车

划分不同区域，如图2、图3所示：

2

A

A

3

图2 整车腐蚀等级划分

11

0

图3 整车腐蚀划分投影图

从图2、图3中发现，在汽车使用过程

中，0到3四个区域受到环境影响不同，其腐

蚀设计要求也不同，如表1所示：

表1整车腐蚀控制区域划分

序号 保护等级 腐蚀要求

1 区域0 ——

2 区域1 弱腐蚀控制区

3 区域2 一般腐蚀要求

4 区域3 强腐蚀控制区图1 整车砂石冲击区域示意图

36 腐蚀防护之友 2014.06

在整车腐蚀控制中，区域3直接受到路

上雨水、盐雾、砂石打击，是腐蚀多发区

域，在控制过程中，该区域属于强腐蚀区，

因此，在整车开发过程中，该区域腐蚀控制

较为严格。在材料选用上，产品工程师均

采用镀锌板，国内自主汽车企业采用的是

10/10μm双面热镀锌板，欧洲汽车企业采用

的是10/10μm双面电镀锌板材；

在工艺控制上，一是采用高泳透电泳

漆，并对电泳的工艺参数进行优化，确保电

泳层的厚度达到20μm以上；二是对地板与

下边梁等形成的空腔区域进行喷蜡或注蜡处

理，喷蜡的蜡层湿膜厚度为200μm左右，

注蜡工艺的蜡膜厚度要高一些，其防腐效果

更好；三是选用密封胶等对焊缝、搭接边等

进行密封处理。

由于地板下部受到砂石冲击，对表面

电泳破坏较大，加速了零部件的腐蚀，因

此，还需要对其进行做PVC喷涂等处理，

PVC防护的厚度达800μm -1500μm。在销

售过程中，对一些国外市场调研发现，当地

经销商还会对地板底部喷上150μm以上的

防护蜡；

1.2.2 整车及系统腐蚀寿命设计

由于汽车运行中不同部位受到工况条

件影响不同，反映在产品设计中，其设计要

求也有所差异。比如排气系统，一是受到高

温环境的热冲击影响；二是易遭受砂石冲

击，而且部分地区石油中含硫量较高，会

形成酸性气氛，也加速了排气系统的腐蚀失

效，因此，在设计阶段，排气系统设计要求

明确为，5年内允许出现腐蚀，但不容许在5

年内出现功能丧失。典型产品设计寿命如表

2所示：

除了满足使用寿命要求，在消费者购

车时特别关注机盖板、车门等覆盖件及机舱

等可视区域，如有生锈，将会影响消费者购

买欲望，但是在使用过程中，由于其产品特

性决定的，该区域又不可避免地出现局部生

锈，因此，在设计阶段，不影响产品使用功

能和寿命情况下，对其做了如表3定义：

2、整车腐蚀设计系统管控

2.1汽车腐蚀关键技术开发

近10年来我国汽车工业得到快速发

展，但部分企业把主要精力放在产品开发和

市场拓展上，对技术投入和关注是不够的，

企业要保持可持续发展，开展汽车腐蚀关键

技术研究是汽车工业发展的必然趋势。

基于海洋性气候和高寒等应用背景，

开展汽车板及其构建腐蚀服役行为研究，建

立汽车产品腐蚀失效模式，并研究温度、应

力、腐蚀多因素联合作用下的腐蚀疲劳的失

效，对解决英国、俄罗斯等海外市场和中国

海南、青岛、天津等沿海城市复杂环境具有

重要工程意义。

汽车在运行中，处于应力—环境—运

动等多因素联合作用，形成了汽车构件的高

温、高压、高速、复杂载荷、强腐蚀介质等

复杂工况，造成了构件微观损伤与破坏，对

整车安全和驾驶性影响较大，因此，开展复

杂工况下汽车产品耐久性专项研究，是汽车

企业提升产品性能和完善质量体系的基础。

2.2整车腐蚀防护设计体系建设

汽车腐蚀与防护设计是一个系统工

程，采取传统的“头痛医头 脚痛医脚”的

方式远不能解决汽车工业的腐蚀问题，因

此，建立系统的腐蚀控制体系是企业技术发

展的需要，也是汽车工业可持续发展的要

求。如在整车开发阶段，即要有详细、严谨

的腐蚀设计要求、标准、规范和操作流程，

也要有严格的试验规范、试验和可靠的处理

数据方法；同时，在供应商开发阶段，需要

建立明确质量控制标准、评价方法等，如图

4所示。

2.2多方合作资源共享

在整车开发全过程中涉及到材料企

业、零部件供应商、高校、检测机构、整车

企业等多个产业单元，其中汽车企业是需求

单位。随着市场不断完善，现在国内一些汽

车企业逐渐意识到，以其需求整合了材料企

业、零部件供应商等资源，开展纵向产业合

作；同时，汽车企业也不断地与高校、研究

院所和检测机构等开展横向合作，开展腐蚀

机理及失效模式等关键技术研究。同时，汽

车企业也在借助行业平台，开展汽车腐蚀共

性技术开发与共享，加快技术开发速度，实

现行业资源的共享和共同进步。

序号 产品 目标性能 设计寿命（年）

1 覆盖件 无锈蚀 5

2 外饰部件 表面无明显锈蚀 3

3 发动机舱部件 表面无明显锈蚀 2

4 地板部件 表面无明显锈蚀 5

序号 产品 目标性能 设计寿命（年） 备注

1 覆盖件 无锈蚀穿孔 12以上 与整车同寿命

2 排气管 无锈蚀穿孔 5

3 减震器支架 无机能损伤 15

表3 典型汽车产品设计寿命

表2 典型汽车产品设计寿命

图4 整车腐蚀管控技术体系简易模型

SPECIAL REPORT特别报道

372014.06 腐蚀防护之友

汽车塑料内外饰装饰性电镀技术的

现 状和 趋 势

1.前言汽车设计与时尚和颜色紧密联系在一起。使用光亮或珍珠色

的装饰性电镀铬层，一直在乘用车的外观，颜色区分方面扮演着至

关重要的角色。装饰性电镀层所具有的金属质感，是其他涂层不能

代替的；通过改变电镀工艺，能创造新颖和有特色的颜色和外观；

因此，汽车内外饰装饰性电镀依然在汽车零部件电镀中占有重要的

地位。塑料材料在汽车中的广泛应用，使得塑料电镀是汽车装饰性

电镀中的最大部分，广泛用于内饰和外饰。

原则上说，装饰性电镀层本身不具备功能性。然而，持久保

持内外装饰的新颖是每个消费者的心理需求和愿望。因此，对于装

饰性电镀，实际上对镀层有一定的防腐要求，而且，这种要求在

不断提高。比如，某主机厂，要求以铜/镍/铬层为外饰电镀层需通

过CASS80小时无腐蚀测试。另外，由于高寒地区融雪剂的广泛使

用，汽车外饰件的腐蚀环境和介质与通常的腐蚀环境和介质有所变

化。因此，人们意识到，常用的阴极涂覆层防腐评价测试方法，铜

加速酸性盐雾测试，即CASS，在融雪剂腐蚀的情况下，不一定能

真实模拟腐蚀状况，因此，近几年，一种新的腐蚀评价方法，即俄

罗斯泥法，已经慢慢成为汽车外饰件防腐的新的评价方法，有些主

　　本文主要了介绍国内外汽车塑料装饰性电镀技术的现状和

趋势，装饰性电镀中的腐蚀机理和过程，珍珠镍在新的外观设

计中的应用和环保的三价铬电镀。

作者简介

罗恩洲，1982年毕业于湖南大学应用物理系，理学学士。1985年毕业于中科院

金属研究所，工学硕士。1987年任湖南大学材料测试中心讲师。1989年—1993年

赴德国留学，1993年毕业于德国汉诺威大学，获理学博士学位。1994年—2002年，

先后在香港科技大学和香港中文大学从事先进的薄膜，纳米，材料检测技术的研究

工作，在国际刊物上发表论文40多篇。1999年—2001年被聘为湖南大学材料工程学

院兼职教授。2002年加入安美特（中国）化学有限公司，任中国区技术中心经理，

2013年起任该公司汽车OEM经理。2014年起任广东电镀行业协会副会长。

机厂也纳入了标准。当然，这不仅是一个新的测试和评价方法，同

时，也对汽车外饰件电镀防腐提出了新的要求，包括新的镀层结构

设计。

装饰性电镀与功能性电镀不同，虽然不具功能性，但具有极

高的关注度，直接影响消费者对车的感官和印象。设计具有特色外

观的内外饰，并能持久保持这种外观，是主机厂和供应商一直在追

求的目标。因此，装饰性电镀一直是汽车主机厂所要求和追求的。

本文将主要介绍汽车塑料内外饰电镀的一些最新趋势。

2.汽车塑料装饰性电镀的最新进展

2.1可电镀塑料：

市场上工业塑料种类繁多，但能够电镀的塑料则不多。归纳

起来，大概只有以下三类塑料：

2.1.1 聚丙烯腈与苯乙烯通过化学键结合，并与丁二烯混合，

即ABS；

2.1.2 在ABS的基础上再混合碳聚合物，如聚碳酸酯，即ABS/

PC；与纯的ABS相比，ABS/PC的机械强度更高和具有更高的耐热

38 腐蚀防护之友 2014.06

性能；

2.1.3 尼龙，即PA。尼龙微晶状结构，具有热塑性，并混有玻

璃纤维、矿物填充料。尼龙比ABS或ABS/PC更高的机械强度和硬

度和优异的温度稳定性:-30℃～130℃，比ABS更难电镀，需要更

高成本。尼龙多应用于汽车门把手和齿轮/引擎/其它保护盖。

目前，汽车塑料装饰性电镀以ABS或ABS/PC为主，但是，近

年来，尼龙电镀呈现快速增长。中国市场上，已经有几个电镀厂能

成功地量产以尼龙为基材汽车零部件。这也说明，尼龙电镀的工艺

流程已经成熟。

A

B

S

PC PolyCarbonate聚碳酸酯

PolyStyrene苯乙烯

PolyAcrylonitrile丙烯腈

PolyButadiene(BD)Butadiene/Rubber丁二烯

—O—C—O— —C— —

O CH3

CH3

n[ ]

—CH2—CH—n[ ]

n—CH2——

HC

[ ——

CH2—

HC

[——

—CH2—CH—

Cn[ ]

——— N

Semi-Crystalline

Amorphous

图1（A）：ABS和ABS/PC 图1（B）：尼龙

2.2影响塑料电镀的关键参数：

从塑料原材料到一个电镀好的装饰件,要经过注塑和电镀两大

流程。任何工艺上的差错都可能造成整个产品的报废。

2.3塑料基材上装饰性电镀流程：

由于塑料基材不导电，在电镀前，必须对塑料表面进行金

属化处理，也称塑料电镀的前处理，然后才是装饰性电镀。金属

化处理，不但要在塑料表面形成一层导电层，而且要保证金属镀

层与塑料基材的良好的结合力。这一过程，直接决定了金属镀层

与基材的结合力，其后的装饰性电镀，则决定了镀层的外观和耐

腐蚀性。同时，在多层镍的过程中，可以改变电镀添加剂和其他

工艺参数，使最后的表面产生不同的外观效果，即所谓“哑光”

镍。如果与三价铬电镀结合在一起，其外观和颜色的可能组合更

多，为内外饰设计师或造型师提供了为自己车型定制内外饰电镀

件外观和颜色的可能。这也是目前主机厂在装饰性电镀中最感兴

趣的一个领域之一。

NeoLinkR

2.4ABS，ABS/PC塑料金属化的最新进展：

VS R

传统的塑料基材金属化，是以化学镍（也称无电镀镍）为基

础的，它的缺点是流程较长，污水处理比较复杂，含有络合剂，氨

氮和磷。因此，可采用直接电镀工艺，用铜置换取代化学镍。新的

直接电镀工艺的优点：更短的工艺流程，省去了化学镍和预镀镍，

减少了污水排放，污水处理更简单，与现有生产线相容。而且不影

响结合力，适合ABS和含70%的ABS/PC。因此，新的流程更加环

保。

2.5尼龙表面金属化进展：新一代PA工艺流程：

尼龙基材上的金属化被认为是较为难的，再加上注塑等其他

技术问题，尼龙上电镀被业界认为是比较难的塑料电镀工艺。新一

代PA工艺已经在规模生产中得到验证。

SPECIAL REPORT特别报道

392014.06 腐蚀防护之友

R

3.装饰性电镀

装饰性电镀是指在塑料基材经金属化后的后续电镀流程。原

则上，与一般五金电镀工艺，比如卫具，没什么太大的区别。然

而，由于汽车装饰性电镀对外观和抗腐蚀性的要求比一般五金电镀

的要求都要高，所以，尽管工艺已经比较成熟，但要用在汽车电镀

上，就要求从事电镀加工的企业拥有更丰富的经验，更严格的质量

管控体系，和主机厂更多的监控。

图2：以铜/多层镍/铬为典型的装饰性电镀工艺示意图

铜层，作为最廉价的高整平镀层，用于装饰性镀层打底层。

它比镍拥有更高的延展性和致密性，在同等厚度下，比镍的孔隙要

少。能提高整个装饰性镀层的热稳定性。因此，铜层在汽车装饰性

电镀中是不可缺少的，各主机厂对零部件的中铜层厚度有明确的要

求。同时，实验表明，铜层还能够提高镍层的耐蚀性。比如，同样

厚度镍层，直接电镀在钢基材上（图3左）和镀在有铜打底的钢基

材上（图3右），经折弯后，有铜层打底具有更好的耐蚀性能。

图3：底铜层对镍层防腐性能影响(左：无底铜层，右：有底铜层)

3.1：多层镍工艺：

多层镍工艺是在长期实践中得出一种“经济”的镀镍工艺。

它通过改变电镀添加剂来调节镀镍层的“化学势”，从而控制镍层

的腐蚀方式。在电镀件的生命周期中，腐蚀一直在进行，多层镍的

设计是让腐蚀往横向发展，而不至于发生可见的点饰，即使得腐蚀

“不可见”。这样，即使发生腐蚀，也不会产生“视觉冲击”。对

于装饰性电镀而言，腐蚀的“视觉冲击“是一个很重要的指标。

多层镍一般是指超过两层镍镀层的体系，可以是2，3甚至4

层。但在汽车装饰性电镀中，三层最为普遍，也是大多数主机厂的

通用要求。以下是多层镍的基本结构：

a)双层镍：半光镍＋光亮镍/珍珠镍；

b)三层镍：半光镍＋高硫镍＋光亮镍/珍珠镍或半光镍＋光亮

镍/珍珠镍＋镍封/微裂纹镍；

c)四层镍：半光镍＋高硫镍＋光亮镍/珍珠镍＋镍封/微裂纹镍

以双层镍（半光镍/光亮镍）为例，看双层镍如何比单层镍更

“耐“腐蚀。所谓双层镍，即先镀一层半光镍，然后镀一层光亮

镍，如下示意图：

光亮镍，高化学势φ1，活性高，较易腐蚀

半光亮镍，低化学势φ2，活性低，较难腐蚀

BN

SBN

图4：双层镍示意图和腐蚀示意图

由于双层镍中存在化学势的差别，使得半光镍相对光亮镍层

表现为惰性。因此，在腐蚀过程中，腐蚀被“引导”至向水平方向

发展，而不至于发生直接穿透整个镍层的腐蚀，从而保护了基材。

这种“引导”的能力由两层之间的化学势差来决定。

镍层的化学势φx的绝对值不可以直接测定，但之间的化学势

差可以间接测定并以电位差的形式来表达，这就是所谓双层镍之间

的电位差，STEP。

STEP(mV)=Δφ=φ1-φ2

（严格上化学势差需要乘以电子电量e,Δφ=e*STEP，单位为

能量单位：电子伏特）

镍层的化学势差可以通过改变电镀添加剂来调节。

图5是在双层镍耐腐蚀表现和电位差之间的关系。可见，在同

一总镍厚度情况下，电位差越大，耐腐蚀性越好。另一方面，如果

电位差相同，要达到同样的防腐效果，电位差越大，所需的总镍层

越少，因此，多层镍是一种照顾了外观和防腐的最经济的解决方

案。所以，为了达到符合成本效益的最佳防腐效果，主机厂对双层

镍的电位差有明确的要求，并把它当成一个关键的控制指标。

40 腐蚀防护之友 2014.06

图5：双层镍电位差与耐蚀性之间的关系

对于多层镍，其原理是一样的，以下多层镍理想的电位差设

计：

图6：四层镍理想的电位差STEP与镍层厚度关系图

由于四层镍的工艺比较复杂，目前常用的，特别在汽车装饰

性电镀中常用三层镍。一般为：半光镍＋光亮镍/珍珠镍＋镍封/微

裂纹镍。

在三层镍体系中，第三层镍，多为镍封层，又称微孔镍

（MicroPoresNickel，MPS）。至于微裂纹镍，某些主机厂（主要

为德系车）用来对应俄罗斯泥腐蚀的一个选择，市场比MPS（微孔

镍）要小很多。

MPS镍层，实际上是在镍层中共沉积一些微米尺度的不导电

颗粒，比如氧化硅颗粒。当在MPS镍层上沉积铬层时，铬层并不能

完全覆盖这些颗粒，使得铬层实际上是一个不连续层。图7是典型

的微孔镍层中的不导电颗粒，左为平面观察，右为横截面观察。

图7：微孔镍层中不导电颗粒

要达到较好的防腐效果，且不影响外观，除了对单位面积上

的颗粒数有要求，而且还要求镍封层相对于光镍层/珍珠镍层有一

定的电位差，如图6所示。

微孔镍的作用是分散腐蚀电流，使得腐蚀点均匀分布，如图8

所示。

图8：微孔镍的作用示意图，分散腐蚀电流，避免腐蚀电流集中（如左）

3.2：镍铬体系的腐蚀方式

以铜/多层镍/铬层为装饰性镀层（如图2所示），铬层很薄，

一般要求小于0.5微米。铬层在最外层，比镍更惰性。在腐蚀环境

中，腐蚀总在进行。因此，对镍铬体系，腐蚀的过程可以用图9来

说明。

首先铬层在微孔镍处受到腐蚀，由于微孔颗粒比较多，所以

腐蚀是均匀发生，并且腐蚀电流得到很好的分散。

由于微孔镍（MPS-Ni）的电位比在它下层的光亮镍（B-Ni）

珍珠镍要更惰性（化学势更低），具有更高的电位，腐蚀被有意导

向处于下层的光亮镍或珍珠镍层。即在这个腐蚀微电池中，微孔镍

为阴极，光亮镍或珍珠镍为阳极。如下图所示，虽然腐蚀在进行

中，但由于微孔镍层的遮掩，这些腐蚀并不可见。因而达到了转移

腐蚀，不影响外观的目的。随着腐蚀的持续进行，再发生如图4所

示的情形，首先是处于外层的光亮镍被腐蚀，而在光亮镍被腐蚀的

过程中，始终有完整半光亮镍存在，因为这时，在这对腐蚀对中，

半光亮镍是做为阴极。

为了达到这一效果，对微孔镍层的厚度和电位差都有一定的

要求：

a) 最佳厚度范围1.0~2.5µm：厚度太薄—铬层不稳定,容易塌

陷；厚度太厚—腐蚀不能导入到光亮镍中；

b) 合适的电位差可以引导腐蚀发生在光亮镍：MPS镍封层

应该比光亮镍层电位正20~50毫伏（如图10A所示）.电位差过低或

甚至是负值－MPS镍封将被腐蚀且铬层将塌陷（如图10B所示），

电位差过大—导致光亮镍层加速腐蚀（如图10C所示）。

SPECIAL REPORT特别报道

412014.06 腐蚀防护之友

Sltilume Plus C坑浅，漆面外观

Satilume Plus AF铝，钛或其它金属的质感

Satilume Plus LSE轻微沙丁外观（金属钯质感）

Satilume Plus R粗面效果，镀层较薄

图12：不同的珍珠镍（哑光）的外观和表面微观形态

3.4三价铬电镀

三价铬电镀，顾名思义，即电镀过程中不再用到含六价铬的

铬酐，符合最严格的环保要求，比如REACH等。是消除六价铬污

染的一个重要措施。然而，经过大量实践发现，除了环保上的意义

以外，三价铬在外观和反腐性方面有更多的优点和特点：颜色的可

调性和优异的抗俄罗斯泥测试表现。

三价铬电镀工艺结合光亮镍或珍珠镍一起使用，在颜色和外

观设计方面有更多的选择性。抗腐蚀性能优良，较高的电镀速度，

和优良的耐CaCl2（即俄罗斯泥）腐蚀表现。

表1：三价铬工艺的抗腐蚀表现

CASS >72h

NSS 可达480h

CaCl2（俄罗斯泥测试） ＞96h

耐候性(比如高湿） OK

耐霜（比如洗手霜） OK

耐化学性（比如溶剂） OK

三价铬电镀还可以在较大范围内调节镀层的颜色，从清亮

到深色，从光亮到哑光镀层。枪色三价铬可电镀出暖色的淡黑色

镀层，工作窗口宽。黑悦色三价铬可电镀出深黑色镀层，能很好

的运用到汽车和电子行业，工作窗口宽，且工艺稳定；通过赫尔

槽实验和颜色来控制。市场上的三价铬电镀产品举例：安美特的

TriChrome Smoke 2（枪色），TriChrome Shadow（黑悦色）。

4.结语由于轻量化的要求，汽车会越来越多使用塑料材料，其中有

一部分是需要电镀的。电镀层的金属质感对于装饰性是重要且必须

的，甚至是不可替代的。由于汽车装饰性零部件的高关注度，汽车

内外饰电镀的防腐要求越来越高。然而，目前的技术水平与主机厂

的要求并不存在很大的鸿沟，也就是说，目前的技术是能够很大部

分满足主机厂要求的。对主机厂，尤其是自主品牌，关键是找到合

适的加工企业，鼓励和提升电镀加工企业的技术和管理能力。珍珠

（哑光）镍，三价铬电镀，以及它们的不同组合，为外观和颜色设

计提供了更为广阔的空间和想象力，大胆和合理地采用新的颜色，

可以使内外饰更加丰富，甚至添加一些文化元素。三价铬电镀已经

用于装饰性电镀，这是电镀迈向更环保的一个大的进步。无六价铬

粗化，代铬镀层，即一个完全无铬的装饰性电镀研究或推向市场应

该不是很遥远的事情。

图9：镍铬体系的腐蚀过程

因此，在多层镍中，严格和仔细控制多层镍的各种参数，如

厚度，点位差，微孔点等，对于装饰性电镀的外观和抗腐蚀性性

能，都非常重要。也是汽车主机厂应该大力关注的。

3.3：珍珠镍（哑光）工艺：

传统的装饰性光亮镍/铬已经存在于市场很久了。然而，由于人

们消费观念的改变和对新颖外观的青睐甚至追求，越来越多的装饰

和外观设计人员把目光投向哑光电镀。珍珠镍（哑镍）就是应这个

要求而开发的一个流程。哑光的形成机理如图11所示。改变电镀添

加剂可以形成不同微观表面形态。从而使得外观和颜色可以调节。

图11A：光亮镍，表面光滑，镜面反射 图11B：微观上的粗糙表面，对光产生漫反

射

珍珠（哑光）镍给汽车内外饰装饰设计带来了很多新的可

能，调节电镀添加剂和工艺，可产生不同的“哑光”效果，为内外

饰设计提供了一种手段。不同车厂，不同车型可以具有自己独特的

颜色和外观；同时，珍珠镍有良好的抗腐蚀能力，并可在多种基材

上电镀；珍珠镍后可以加不同的镀层，如镀三价铬、镀六价铬、镀

银、黄铜、镀金等。

图10A:合适的电位差可以引导腐蚀

发生在光镍层

图10B:电位差过低，MPS镍封层被

腐蚀

图10C：电位差过大—导致光

亮镍层加速腐蚀

42 腐蚀防护之友 2014.06

轻型耐蚀材料

在军事车辆的应用

现代战争是信息比拼、材料比拼的

战争。快速、精准、低伤亡是现代战争的

特征。虽然在战争中，空军和海军的作用

越来越大，但最终还要靠地面部队来结束

战争，维护战争成果。在这之中，对军事

车辆的性能提出了更高要求。本文编译自

多个国外相关资料，特别以美军在新材料

在军事车辆上的应用策略以及构思进行报

道，供国内同行参考。

美军现役保持着大约25万辆轻型、中

型和重型卡车，以及11万辆拖车，这些车

辆维系着美军的整个物流系统。随着战争

模式的改变，这些车辆的性能必须满足美

军未来的作战构想以及战略目标，满足特

定的军事需求。这些需求包括快速部署，

运输和机动性。这就要求美军车辆要具备

更低的能耗，消减车辆自重，更高的耐蚀

性能，提升免维护性能。

增加燃料效能就需要采用更轻质的材

料，而不是传统的钢铁。一般情况下（非战

时），每加仑燃料的运输成本是13美元，但

是在战区，由于没有建立起输油管线、道路

或其他基础设施，每加仑燃料的输送成本高

达100至400美元。这意味着，如果降低军事

车辆的能耗，可以大幅图降低战争成本，增

加战争的胜率，更高效地保障后勤补给。换

句话说，军事车辆对能耗的要求比民用车辆

的要求更加严格和关键，从而消减车辆自重

中华人民共和国中华人民共和国中华人民共和国中华人民共和国中华人民共

和国中华人民共和国中华人民共中华人民。

文/知止编译

成为一个重要课题。

新型轻质材料主要考虑在车辆的以下

的几个主要方面进行应用：首先，是汽车

发动机、传动机构、悬挂系统已经承重车

身；其次是那些结构化的部件，用于运输

人员或货物的拖车等。美军的研究人员试

图通过更加结构化的设计来保障车辆部件

使用的通用性，以消减维护成本和需要运

输的备件数量。

为了达成美军的长远战略目标，在新

型耐蚀轻质材料的使用和研发上，美军制

定了明确的短期、中期和长期目标。并制

订了明确的技术要求和规范。

当然，新型材料在军事车辆上的使

用，将面临一系列问题需要认真对待：车辆

的组装、维护和报废，都会与传统的钢结构

车辆不同。组装新型结构的军事车辆或者对

既有车辆进行改装，需要确保在不同部件之

间保障电绝缘性，而这些部件的制造材料是

不同的。新型车辆的检查、维护和修理过程

也比传统军事车辆复杂得多；而报废车辆的

回收也面临着一些新挑战。

由于轻质材料的选择范围相对传统钢

铁材料来得大，不同材质的车辆部件给车辆

的维修、部件置换带来新问题，情况会比以

前复杂得多。例如，复合材料现在已经在美

军车辆中得到应用，其维修程序与传统金属

材料显著不同，车辆的维修技师需要进行新

的培训，特别是要对材料性能上进行培训。

事实上，美军车辆维护手册需要不停地进行

更新，以满足新材料应用。

在新型轻质材料在军事车辆的使用上

还有一些其他壁垒需要克服，包括得到组

织化的认知、如何降低单件产品的设计周

期以及如何应对低产量而形成的高生产成

本等。但毫无疑问的，采用新材料、新工

艺已经在美军高层达成共识。不仅在材料

上，而且在能源供应上，美军也不断进行

革新，力图将燃料电池等新技术应用到军

事车辆上。

美军有个“军事后勤革新”（RML：

Revolution in Military Logistics）计划，该

计划要求美军车辆在未来要降低75%的燃

油消耗，这就迫使他们必须在新型材料上

有更加积极的选择。但新型轻质材料的选

择极大地增加了车辆采购成本，尽管这些

车辆在生命周期中的维护成本降低，耐蚀

性能极大提高，燃油效能也极大提升。因

此，任何大的变革都需要极大的决断力、

深远的思考以及更加全局性的战略企划。

但无论从哪个方面讲，美军都走到了世界

前列。

后期维护成本的降低以及能耗的降

低能否抵消初期的采购成本是一个问题，

但关键的问题是：谁能赢得未来战争的胜

利。显然，新材料战场在战场的机动性更

SPECIAL REPORT特别报道

432014.06 腐蚀防护之友

高、对后勤的要求更低，从地面战争的硬

件上上，美军已经跑到了前面。

美军在未来战车上给出了明确的技术

要求，包括对整个后勤保障的规模、车辆

使用年限，车辆自重，维护成本，燃油消

耗，生命周期管理等等。虽然很多数字还

不被外人所知，但这种精确化的要求无疑

是科学和明智的。

一般来说，现役军事车辆都超出了它

的经济使用期限，其结果是增加了运维和

支持成本，并降低了可维护性。这里存在

一个效能比的问题。目前美军整个轮式车

辆的这个效能比是0.63。而如果采用新型

轻质材料，这个效能比可以提高至1。也就

是说，8辆目前的军事车辆所干的活只相当

于未来5辆车辆干的活。此外，目前美军轮

式车辆的年运维成本（O&M）高达15亿美

元，也就是说每辆车每年需要6000美元，

这个成本每年还以3000万美元的速度递

增，而美军的车辆总规模实际在消减，大

约从此前的25万辆消减到22万辆。

腐蚀部件修理成本呈现出越来越高

的态势。由于腐蚀问题，军事车辆的经济

使用期限一般在13年至16年。超过这个年

限，车辆的使用效率就会大幅降低。

消减车辆自重是关键

美军80%的车辆属于这三个等级：

2B级，即8500～10000磅；6级，即19501

至26000磅；和8级，即33001磅以上。大

约10万辆美军车辆属于高机动性轮式战

场（HMMWV），即大家熟知的所谓悍

马（Humvees）战车。另外10万辆属于

中型车辆，载荷能力在2.5吨到5吨之间，

即6级以下。还有2万辆属于重型车辆，

低于8级，其中包括越野卡车和特殊用途

的车辆，例如托盘化装载系统（PLS：

Palletized Loading System），重型增程机

动战术卡车（HEMTT: Heavy Expanded

Mobility Tactical Truck），70吨载荷的重型

装备运输系统（HETS：Heavy Equipment

Transporter System），以及三个型号的拖

车。11万辆拖车包括货运拖车、平板拖

车、低架载重车、供弹拖车、厢式拖车、

油罐车和特殊用途拖车。

一辆美军车辆平均每年要跑2000-3000

英里，其中80%是在公用路面上，余下时

间在战区或野外。美国陆军坦克及机动车

辆司令部(TACOM)对这些车辆进行整体性

负责。

目前，美军70%的燃油通过船舶输

送到战区；一个机械化师每天要消耗60万

加仑的燃油，而一个攻击型空军师每天要

消耗30万加仑的燃油，这是美军燃油消耗

的大户。美军燃油的采购成本每加仑只有

1.01美元，在非战时的最后应用成本为每

加仑13美元，战时则增加至每加仑100-400

美元。美军军事研究机构认为，采用轻型

材料，至少可以降低燃油消耗50%以上，

这意味着一旦大型战争打起来，轻质战车

可以保障美国经济不会被拖垮。

一个轻型步兵师有11520名作战队员，

总载荷量为18122吨，这包括士兵的体重、

个人装备重量，以及1天的弹药量，5天的

食物，帐篷等材料以及个人用品，用于15

天的燃油、药品和配件等。如此“轻型”

部队就需要3841台车辆以及83架飞机。为

了运输这些部队，需要动用C-141运输机

816架次，或者C-17运输机61架次。

与此相对比的是，一个重型装甲师，

总载荷高达102052吨，包括17186名作战人

员、8125台车辆。运输如此庞大的部队需

要C-130运输机这样的庞然大物。

如此“沉重”的现代化部队再不同

于以前“小米加步枪”的时代。而如何降

低如此多军事车辆的自重也成了军队后勤

保障的关键。美军认为，通过新型材料的

使用，消减整体作战载荷10%-20%是可能

的。而由于作战车辆自重降低而带来能源

消耗的降低，还可以整体降低军事运输载

荷的30-50%。这是一个非常可观的数字。

它意味着在同样作战能力下，采用轻质材

料车辆的部队比传统的“钢铁”部队至少

提高机动性30%以上。对于战争来说，这

足以致胜。

新材料和新工艺的机会

为了满足军事车辆消减自重的需求，

从车身到部件都有广泛的新材料可以选

择。但在这之前，是需要一个新的设计

流程。因为这些新材料的物理性能以及可

加工性毕竟与钢铁材料不同，因此对这些

材料进行合理设计以及充分实验是保障能

否应用的关键环节之一。这并非本文的重

点，但需要提及。美国军事车辆在设计方

面不仅有军事研究单位的参与，更有传统

军工企业的大力贡献。在中国，非军事企

业参与设计也是非常关键的。

显然，在设计过程中要考虑材料成型

表1 典型钢材与铝合金和镁合金在基本性能上的比较

资料来源: MatWeb Material Property Data. http://www.matweb.com

材料 密度（g/cm3） 杨氏摸量(GPa) 强度范围(MPa)

典型钢材 7.85 200 200-850

1018 冷轧钢 7.87 205 370

1040 冷轧钢 7.84 200 550

302 不锈钢,

10% 冷加工硬化7.86 193 635

540 ℃时的410钢 7.8 200 1,005

典型铝合金 2.7 70 100-400

6061 T651 2.7 69 310

2024 T6 2.77 72 345

5083-H32 2.66 71 206

7075 T6 2.81 72 503

典型镁合金 1.8 45 100-300

Extruded AZ10A-F 1.76 45 155

Extruded AZ1B 1.77 45 165

44 腐蚀防护之友 2014.06

以及制造成本问题。不考虑成本的军事策

略一定会把本国经济拖垮，前苏联的垮台

是很好的反例。

由于军事车辆，特别是特殊军事车辆

的产能不高，因此必须采用一些新工艺来

解决低产量带来的成本压力。这些新技术

包括：

超塑性成型，特别适合于某些商用超

塑性合金，如5083；

热固性高分子复合材料的压缩成型；

薄片部件的橡皮囊液压成型（Rubber-

pad hydroforming ）；

管件液压成型；

管件和薄板的电磁成型工艺；

管件和薄板的爆破成型工艺；

薄壁精密铸造；

用于热固性高分子复合材料的其他快

捷成型方式；

接口和焊接技术。

在军事车辆上，置换钢铁最重要的备

选材料是铝镁合金。商用飞机制造商对此

轻车熟路，因为典型的商用飞机上70-75%

是铝。铝镁合金取代钢铁的问题也是明显

的，一是成本比较高，二就是如何禁得住

炮火的打击。

除了铝镁合金，高强度钢也是用于

消减军事车辆自重的有力材料，有资料表

明，采用高强度钢的车辆比一般设计的车

辆自重可以降低20%作用。超轻型钢质汽

车车身（ULSAB）可以达到350—420MPa

的强度，而一般钢材只有1 4 0 M P a。在

美国，回磷钢材和固态加强无空隙钢

（solution-strengthened interstitial-free

steels）、双相钢（dual-phase steel）、相变

诱发塑性钢（TRIPS）也在研究之中。

日本NKK公司开发了一种用于汽车的

薄板钢材，拉伸强度高达780 -980 MPa，

并具备高可成型性。该公司名为“Nano

Hiten”的新钢材，基于nano-obstacle技术，

其强度比传统强度高10倍。Nakayama钢铁

公司推出一种细晶粒钢，其铁素体颗粒只

有2到5个微米大小，而传统钢材的铁素体

颗粒大小为10-20微米，这种钢材的拉伸强

度可以达到500-600 MPa。

在提升传统碳钢耐蚀性能上，有一

系列方法，例如镀锌。在军事车辆上，常

用的称为化学耐蚀涂层（chemical-agent-

resistant coatings）。但无论怎样，在严酷

环境下，钢铁材料还是没有其他轻质材料

更加耐蚀。换句话说，从耐蚀性上，军事

车辆选择其他轻质材料似乎是没有选择的

选择。

铝合金 2519 (Al-Cu-Mg) 是一种高性

能合金，可以很好地满足军事车辆在强度

和重量上的需求，它是美国铝业公司和美

军联合开发的材料，其抗弹道穿透性能远

远超过铝镁5000系列合金，这种合金也被

考虑应用到海军两栖战车上。

美军RML的军事车辆发展目标

1.建造基于分布式的后勤保障系统；

2.消减运行和操作成本；

3.降低维护成本 ；

4.降低燃油消耗75% ；

5.缩减后勤基础设施规模50%；

6.增加部队的快速部署能力和机动能

力；

7.提高数字化；

8.适应不断加快的战争节奏和复杂局

势；

9.提升在战场上的生存能力。

子系统 短期 中期 长期

车身框架

高强度钢,

不锈钢，

绝缘材料，

耐蚀涂层和设计

高强度钢,

液压成型管件，

桁架结构

镁合金铸件

PMCs,

轻型模组结构，和嵌入式感应器。

次要

结构框架

不锈钢(司机室)，

铝合金 (t司机室，拖车),

超塑成型铝合金(驾驶室结构),

镁合金 (乘客座椅),

薄板成型材料 (驾驶室部件),

剪裁拼焊板(门板),和耐蚀设计.

超高碳钢(旁侧耐压面板),

铝合金2519 (装甲片),

镁合金 (车身和密闭器件),

PMCs (侧板，驾驶室框架),

用于驾驶室的多功能材料（复合装甲和结构），

电磁焊接，

胶合剂和搅拌摩擦焊 。

钛合金(装甲片),

智能材料

嵌入式感应器,

自修复材料,

能量储存和弹道防护。

结构化

动力系统

铝合金 (传动轴),

镁合金铸件 (变速箱外壳),

MMCs (刹车鼓和刹车盘),

PMC 弹簧，用于轻型车辆，

耐蚀涂层

高强度钢,

镁合金 (变速箱, 变速箱壳体，发动机和悬架装置),

MMCs (动力总成, 刹车器, 车轮),

PMCs (传动轴, 用于重型卡车的弹簧),

高性能铸件,

钛合金弹簧和高性能轮胎帘布。

钛合金弹簧，

嵌入式感应器,

新型金属处理工艺，

按需制造，

混合动力系统。

表2 美国应用在军事车辆上的新材料和新工艺的三期目标总结

SPECIAL REPORT特别报道

452014.06 腐蚀防护之友

——打造中国防腐保温工程第一品牌

湖北神龙防腐保温材料有限公司（以

下简称神龙公司）成立于1984年，位于三

国古战场、国家级旅游城市、新兴工业城

市——湖北省赤壁市。在这片古老的大地

上，军人出身的神龙公司董事长朱大海先

生带领着他的队伍，信守军人“坚定、责

任”的品格意志，经过30年地蓬勃发展，

把公司打造成为集防腐保温材料的研发、

生产、销售、施工为一体的实业公司，并

多次获得国家级、省部级荣誉奖。

说到神龙公司承担过的防腐工程项

目，30年来，可谓硕果累累，其先后承接

了神华829项目、神华宁煤聚甲醛项目、华

能海门电厂、广东惠来电厂、江苏徐州彭

城电厂、徐州国华电厂、华润赤壁电厂、

【导语】“基于未来，着眼现在”，湖北神龙防腐保温材料有限公司正在规

划筹建属于自己的神龙学院，广纳天下贤才，运用知识管理，培养神龙公司

的优秀人才队伍，立志打造中国防腐保温行业领域第一品牌！

文/李凌

湖北神龙防腐保温材料有限公司董事长朱大海先生

国华汉川电厂、华能珞璜电厂等

一批国家重点项目，以优质高效

的施工质量，打造了一批又一批

精品工程。近几年，神龙公司海

外市场开拓也是风声水起，先后

与伊拉克、越南、土耳其、印度

尼西亚等多个国家开展过合作，

并受到海外客户的一致肯定。

2014年4月25日，时值朱大

海先生来北京出差之际，《腐蚀

防护之友》记者有幸对朱董进行

了采访，让我们更进一步看到这

位军人出身的民营企业家，经营企业的成

功之道。

以人为本广纳贤才

湖北神龙防腐保温材料有限公司 厂区全貌

注重安全质量“以质量求生存，以信誉求发展”

企 业 于 2 0 0 2 年 首 次 通 过 了

一│

INDUSTRY产业

46 腐蚀防护之友 2014.06

ISO9001:2000国际质量管理体系认证，成

为多家电力企业和石油化工企业保温绝热

材料定点供应企业，多次被国家电力部门

和单位授予 “先进企业”、“质量信得

过企业”、“十佳供应商”；分别被湖北

省工商局、咸宁市工商局评为“守合同重

信用单位”、“文明诚信私营企业”；成

为中国化学工业部“绝热材料推荐供应

厂”、国家石油和化学工业局“石油和化

工绝热材料推荐供应厂”，中国绝热、隔

音材料协会会员企业，中国腐蚀与防护学

会企业理事会常务理事单位。神龙公司成

立至今已整整30年，30年的辛勤耕耘，从

一个岩棉小厂发展到今天的腾飞之龙。

在一系列的荣誉面前，朱董谦和地

告诉记者，我们做工程的，其实最重要的

就是安全和质量。细节决定成败，态度决

定一切。神龙公司从质量、安全、科技、

环保、人才等各个方面建立了严格的人性

化管理体系，全面提高工作效率，并以优

质的服务、专业的技术，严抓细管各个施

工环节，保证工程质量的精益求精，创建

了一个个精品工程，实现了“以质量求生

存，以信誉求发展”。

目前，神龙公司拥有国家防腐保温

专业承包贰级施工资质、各种先进的施工

设备和一批具备专业施工资质的管理人员

及施工队伍，可针对各行各业的炉、窑、

罐、塔、管道、热力设备的防腐保温隔热

工程进行施工。朱董告诉记者，2014年

中，公司的壹级施工资质就要获批，接下

来就是改制、增资，凭借着神龙公司在业

内积累下来的项目经验和资源优势，公司

神龙公司在“越南金瓯化肥厂建设项目”

中，获得“越南金瓯化肥厂建设项目工程

节点贡献奖”荣誉奖杯，受到客户肯定。

神龙公司在“越南金瓯化肥厂项目建设”

中，获得荣誉证书，受到客户肯定。

神龙公司部分荣誉 神龙公司获得赤壁市政府颁发的“2013年度文明诚信

先进企业”

男，1956年11月 出生，中共共产党员，湖北神龙防腐保温材料有限公司董事

长、总经济师。湖北省赤壁市政协委员、赤壁市劳动模范、赤壁市优秀乡镇企业家、

赤壁市优秀共产党员、咸宁市优秀中国特色社会主义建设者。

1974年10月，应征入伍在北京军区当兵；1976年7月，加入中国共产党；1981

年-1984年，分配到水利局四邑公堤管理处工作；1985年-1993年，就职于神山岩

棉厂，从事销售工作，任驻外销售处经理；1994年-1997年，创办广西柳州大海岩

棉厂，任厂长；1998年－2005年，赤壁市神龙保温隔热材料有限公司董事长、总

经理；2006年-2011年，赤壁市神龙保温隔热材料有限公司董事长、赤壁市政协委

员；2011年至今，湖北神龙防腐保温材料有限公司董事长、赤壁市政协委员。

朱大海简介

必将迎来一个跨越式的腾飞。

“神龙口碑”享誉海外国外项目承揽风声水起

当记者提到神龙公司在国外市场的发

展现状时，朱董表示，近几年，国内市场

竞争日趋激烈，项目施工除了靠企业的实

力，还有一些利益链的牵制，而在国外，

企业要想承揽到工程项目，靠得完全是企

业的实力和信誉。在国内，很多工程都是

以低价竞得标，但是，任何一个质量过硬

的工程都需要合理的成本，我们不能只为

了承揽到工程而降低质量，这是神龙公司

承包项目一贯不变的原则。

朱董向记者介绍到，目前，公司在国

外有10个在建项目，分别分布在伊拉克、

土耳其、印度尼西亚、越南，主要涉及电

厂、化工厂、冶金工程等项目，越南台塑

项目各方建设单位人数达到8万人，承接其

业务量数千万元。谈到承揽国外项目的经

验，朱董表示，神龙公司在国内是做防腐

保温施工的老牌企业了，具备丰富的施工

经验、技术操作和项目管理能力，其实做

国外项目，最重要的是首先取得客户的认

可，要诚信，实打实地为做好项目服务，

就会受到国外客户的认可，慢慢积累在客

户心中的信誉值，有了经验和信誉，项目

合作机会就会越来越多，未来公司的发展

重心，主要是国际市场。以下为神龙公司

正在合作中的海外项目：

二│

INDUSTRY产业

472014.06 腐蚀防护之友

1、“台塑越南河静钢铁厂防腐保温安装工程”项

目简介

工程地点： 越南河静省奇英县永昴工业开发区

承包范围： 台塑越南河静钢铁厂空分项目及中交三航院码头项目

的全部防腐、保温施工工作。

解决方案： 神龙公司自2013年11月派精英施工人员入场工作，已

建立抛丸除锈车间一套，新购抛丸除锈生产线一条，

目前工程有序展开，顺利进行。

2、“伊拉克华事德（WASSIT）4*330MW亚临界燃

油（气）机组电站项目全厂保温工程”项目简介

工程地点： 伊拉克华事德

承包范围： 烟风道、油罐、水箱、汽机及外围保温工程防腐、保

温施工。

解决方案： 神龙公司在注重安全与质量的前提下，确保施工进

度，自2012年4月起，分批次派遣精英安装工人赴伊拉

克华事德电站施工，保证现场有40-50名施工人员。现

项目接近尾声，神龙公司将圆满完成安装任务。

另外，该项目的保温材料采购也有神龙公司全部承担，已于

2013年5月圆满完成供货任务。

“台塑越南河静钢铁厂防腐保温安装工程”施工现场图片（一）

“伊拉克华事德（WASSIT）4*330MW亚临界燃油（气）机组电站全貌

“伊拉克华事德（WASSIT）4*330MW亚临界燃油（气）机组电站项目全厂保温工

程”施工现场

“伊拉克华事德（WASSIT）4*330MW亚临界燃油（气）机组电站项目全厂保温工

程”项目开展顺利，已接近尾声

“台塑越南河静钢铁厂防腐保温安装工程”施工现场图片（二）

48 腐蚀防护之友 2014.06

科技是第一生产力扩建50亩厂区引进科技人才

按照神龙公司目前的快速发展程度，

老厂区已经远远不能满足其业务开展的需

求。朱董告诉记者，神龙公司正在赤马港

工业园投资1亿元筹建集团总公司，项目用

地50亩，主要用于兴建厂房、配套设施及

办公大楼，我们要为神龙的员工创建最好

的办公环境，建设先进的综合厂房，主要

承担防腐保温领域新产品技术的开发，到

2014年底，新厂区基本可以投入使用。

在武汉，神龙公司又耗资2000万建设

写字楼，作为人才引进的窗口，培训高端

技术管理人才、对外合作交流，也便于公

司和武汉地区的客户保持长期的合作伙伴

关系。

采访中，朱董指出，企业想有大发

展，对于人才应该有足够的尊重和重视，

用“三顾茅庐”的谦虚和尊重引进人才，

用“百年树人”的思想孵育人才，用“海

纳百川”的胸怀聚集人才，以“不拘一

格”的方法使用人才，人才是企业发展的

动力引擎。新厂区建成后，我们会从一些

高等院校、科研机构来引进人才和技术，

神龙的明天将依靠专业人才、技术水准、

管理体制打天下。

管理之道：引进人才最看重的是心态

人才，是发展的第一资源，是第一生

产力。这是朱董一直在向记者强调的，但

是，朱董接下来告诉记者，企业可以发展

到今天，除了与神龙公司惜才重才、大力

引进高端人才外，另一方面，与人性化管

理的企业文化也是分不开的。

在采访的过程中，让记者印象最深

的，就是朱董提到一个企业用人的标准：心

态向上的，要重用；有能力心态不好的，要

慎用；心态好没能力的人，要培养。

有才华和能力并且心态良好的人才是

企业最渴望得到的。但是在实际工作中，

这样的人才并不多见。才华和能力不是一

朝一夕可以培养的，但是心态却是可以调

整的。朱董，很自豪地告诉我们，和他一

起创业的合作伙伴至今仍是公司的管理干

将，是他的左膀右臂，公司发展到现在，

人才流失几乎为零。说到这里，笔者认

为，人才零流失，可以想象朱董作为一位

企业领导者，个人仁德的力量对企业的发

展有着重要的意义。

另外，朱董还告诉记者，奖金是和老

板有关且极其重要的事，公司珍惜的人，

最好奖金发放数量上超过他们的心理预

期。同时需要客观评估所有员工的功劳，

根据功劳建立尽量公平公正的奖金制度。

要信守承诺，对任何一个员工失信，都是

给老板减分。

结语

新厂区即将落成，这预示着神龙公司

已经走上了产业化发展的道路，无论在技

术创新还是人才培养方面都在向着新的目

标进发。

湖北神龙防腐保温材料有限公司新厂区全貌效果图

三│

四│

INDUSTRY产业

492014.06 腐蚀防护之友

50 腐蚀防护之友 2014.06

主流缓蚀剂现状与发展

1、水性防锈剂概述

金属材料及制品在生产、储运过程

中，如不经防锈处理，在较短时间内就会

产生锈蚀，成品钢材等的外观和性能产

生不良影响，锈蚀严重的甚至会造成金属

制品的报废。金属防锈处理的方式很多，

但防锈的效果应从防锈时间、腐蚀环境和

成本上考量。对于短期防锈（几个月），

一般采用油性防锈剂或水性防锈剂处理；

对于中期防锈（几年），一般采用有机涂

料进行防腐处理；对于长期防锈（10年以

上），一般采用热浸镀锌（或铝）、以及

涂覆有机涂层进行防腐处理。

目前，金属材料及制品的工序间和长

时间的封存运输防锈多采用防锈油，但后

续工序需进行除油处理，但防锈油的去除

难度相当大，随着石油资源的日益紧张和

环保意识的不断增强，再加上油质不易分

解等问题的存在，使得开发水基防锈剂的

研究具有非常重要的意义。

水基金属防锈剂，是今后努力的方向

传统的水性防锈剂（也叫防锈水）是

指在水溶剂中加入一定量的防锈剂，以阻

止化学或电化学作用的发生。包括目前仍

导语：　　近几年，环保型水基防锈剂的研究得到国内外的广泛关注，特别是长效水基

防锈剂的研制已成为一种趋势。文/吴俊升　北京科技大学

在使用的传统水溶性无机防锈剂大多采用

亚硝酸钠、重铬酸钾、硼酸盐、铝酸盐、

钨酸盐等的钝化技术，生成不溶性钝化膜

层或反应膜层，起防锈作用。此类无机防

锈剂价格低廉，然而这类防锈剂涂于金属

表面后，液膜易流淌，水分挥发后，还会

在金属表面形成一层白霜，失去应有的防

锈效果，防锈性能达不到防锈油的效果，

而且所用的主体原料具有较大的毒性，有

致癌毒性，严重影响着操作者的健康。我

国在降低亚硝酸盐的用量方面虽取得了一

些进展，但防锈效果还不理想，且未消除

公害问题。铬酸和重铬酸盐虽然防锈效果

较好，但也存在环境污染和毒性问题，现

也禁止使用。发展无毒的、环境友好的水

溶性防锈剂已成为国内外所关注的问题。

近几年，环保型水基防锈剂的研究得

到国内外的广泛关注，特别是长效水基防

锈剂的研制已成为一种趋势。目前国内外

水基防锈剂已不同于传统的无机钝化型防

锈水，主要依靠亚硝酸盐等的钝化作用来

减缓金属的腐蚀。近年基于绿色有机合成

化学、自组装化学技术的发展，大量环保

型水溶性有机防锈剂被开发出来，并取得

很好的防腐效果。水溶性有机防锈剂主要

是通过溶液中添加的有机物分子物理吸附

和化学吸附作用而吸附在金属表面，改变

金属表面状态而起防锈作用；也有通过加

入水溶性有机成膜剂、缓蚀剂、助溶剂等

成分复配而成，可以在金属表面形成一层

极薄的有机膜层，阻挡腐蚀性介质与金属

的接触，膜层中添加的缓蚀剂成分也起到

阻滞腐蚀的作用。该类水基防锈剂的作用

类似于有机防腐涂层，但与传统的有机防

腐涂层有本质的区别。目前开发的环保水

性防锈剂具有以下特点：

（1）具有不燃、无毒、环保的特点，

属环境友好型产品。

（2）可在金属表面形成连续、致密的

保护层，隔绝空气中氧和水汽与钢材表面

的接触，达到防锈的目的。

（3）相比传统的水性无机防锈水，其

防腐蚀性能更好，可以用于金属材料及制

品的中短期防护。

（4）该防锈剂在金属表面形成的保护

膜层很薄，保持了金属的基体色，且与金

属基体结合良好，在后续加工或处理过程

中通常不需要进一步处理即可使用，省去

了传统防锈油清理的繁琐步骤，即使需要

去除保护膜层也可以通过简单的碱或酸洗

等方法去除，使用方便，污染较小。

（5）与传统的较厚的防腐有机涂层相

比，有机防锈剂在金属表面形成的只是很

薄的一层保护膜，仍属于暂时性或中短期

防护涂层，适用于金属及制品的储藏、运

输以及加工中间环节等方面。部分性能较

好的防锈剂膜层在户内可以达到几年的防

锈效果，甚至有些在户外也可以达到类似

传统有机厚涂层的防护性能。

（6）水性防锈剂的使用非常方便，可

以采用浸泡、喷涂、刷涂等方式用于各种

金属材料、构件、制品甚至仪器设备的防

腐，处理成本低。

水性防锈剂

NEW PRODUCTS新产品

512014.06 腐蚀防护之友

2、国外环保型水性防锈剂的发展现状

国外在环保型水性防锈剂研究开发方

面的水平要领先于国内，大量无毒、可生物

降解的绿色环保产品已获得实际应用，但相

关的技术都属于各大公司的技术机密，公开

报道较少。检索发现，国外关于防锈剂的专

利共检索到1200余条，其中关于水溶性或者

水基的防锈剂大约在100条左右。

目前在水性防锈剂方面研究重点主要

在被保护材料表面发生聚合反应生成致密

的防腐高分子膜方面，即暂时性或中短期

防护膜层。一项美国专利介绍了一种水基

防锈剂,它是把270g氢氧化钾,180g辛酸,20g

乙二胺四乙酸钠的四水合物,30g十二烷基

二元羧酸,14g脂肪酸钾及适量甲苯基三唑

加到440g蒸馏水中溶解,使用时再用蒸馏水

稀释50倍即可。该防锈水没有毒性，对环

境友好，抗锈性强，除可用于保护钢铁制

品外,还可防止铜和铝的锈蚀,可加入到金属

切削液和防锈漆中使用。Honda发明了一种

可溶性的且能在金属表面自动沉降的树脂

为主要成分的防锈剂,当把清洁的金属浸入

其中,金属反应生成的金属离子能促进树脂

在金属表面沉降形成树脂膜,再经过含胺基

树脂和胺基化合物的水溶液后处理,在金属

表面形成一层致密的高效防锈膜。

如美国歌德C O RT E C公司、德国

INTECHCHEMIE，澳大利亚DB公司、英

弗润公司、日本NEOS公司都是环保性水

性防锈剂的专业生产企业，都形成了系列

化产品，并在国内有相应的代理公司。其

中，尤以美国歌德公司的技术处于世界领

先的水平，大量绿色环保产品在市场上获

得广泛的应用。且该公司产品已经引入中

国市场，有十余家公司代理该公司的水性

防锈剂产品。

3、国内环保型水性防锈剂的发展现状

国内在环保型水性防锈剂方面的研究

起步较晚，目前有市场竞争力的绿色产品

还很少。但相关方面的基础研究近年发展

很快。研究多集中在乙醇胺与酸的复配防

锈剂；多元醇酯防锈剂；金属表面自组装

防锈剂；硅烷偶联防锈剂；气相防锈水等

方面。

（1）乙醇胺与酸的复配防锈剂

乙醇胺包括单乙醇胺、二乙醇胺及

三乙醇胺，与他们复配的酸可以是无机酸

和有机酸。醇胺与酸常温下复配生成醇胺

盐。单乙醇胺与二乙醇胺与羧酸加热生成

的酰胺也是一种很有效的防锈剂，很稀的

烷基醇酰胺溶液即能防止钢铁生锈，并具

有良好的耐水解性能，同时对防锈水有增

稠作用，从而避免了防锈剂从金属表面流

失，并使防锈剂在金属表面牢固附着。有

机羧酸醇胺盐和烷基醇酰胺分子中的氮原

子和氧原子都有孤对电子，可与铁等有d空

轨道的金属表面作用生成络合物膜，阻止

氧、水等分子与金属表面接触。

（2）多元醇酯防锈剂

失水山梨醇单油酸酯是一种性能优

良的防锈剂，其他还有季戊四醇酯、糖酯

等。肌醇六磷酸酯一个分子中含有能同金

属配位的24个氧原子、12个羟基和六个磷

酸基，它与金属络合时易形成多个稳定螯

合环,并在金属表面迅速形成一层致密的透

明单分子膜，从而有效地抵抗金属的腐蚀,

防锈期可达1a以上,适合于钢铁及有色金属

的工序间及长期封存防锈处理,还可代替金

属涂装前的磷化处理，避免了含磷废水排

放引起的水质污染。该防锈剂由于它是从

粮食作物中提取而来，同时配制时需要用

去离子水，所以生产成本是一个问题。

（3）金属表面自组装防锈剂

有些有机物分子在溶液中能自发地吸

附在金属表面，形成一层取向性好、排列

紧密的疏水性单分子层 ,可有效阻止水分

子、氧分子及电子向金属表面的传输，使

基体金属发生氧化的临界电位正移，金属

表面的氧化-还原电流显著降低，从而起到

对金属的保护作用，这个过程就是防锈剂

分子在金属表面的自组装。铁电极表面经

正癸烷基硫醇自组装修饰后，能有效抵抗

SO2的腐蚀，目前用于钢铁表面自组装修饰

的防锈剂主要是油酸咪唑啉类。

（4）硅烷偶联防锈剂

硅烷偶联剂按其化学结构可分为两

大类：单硅烷和双硅烷偶联剂，二者的

结构通式分别为Y—(CH2)n—Si—(OR)3和

(RO)3—Si—(CH2)n—Y—(CH2)n—Si—(OR)3,

其中,Y为官能团，RO—为可水解的烷氧

基。近年来，硅烷偶联剂被用于金属材料

的防锈剂，并有望替代铬酸盐钝化和传统

的磷化工艺。当用于防锈剂时,先让硅烷进

行水解，生成的硅醇与金属表面的氧化物

或氢氧化物发生缩合反应产生Si—O—Me

共价键，Me代表被保护的金属，而吸附

在金属表面的剩余的—SiOH基团彼此间进

行缩合反应而形成致密的硅烷膜。研究发

现：1,2-二乙氧基硅酯基乙烷等硅烷偶联剂

可明显提高金属的防锈性。由于硅烷偶联

剂价廉易得，环保性好，防锈性能优良，

可处理铁、铝等很多金属，所以对它的研

究与应用已显示出巨大的潜力。

初步检索发现，国内关于防锈剂的专

利有370余条，其中水基防锈剂或者水溶

性防锈剂的专利有60-70条，最早的专利在

1985年已经提出，以后逐年都有新的专利

和方法的出现。

另外，也有一些产品信息方面的

报道：

环保型多功能长效水基防锈剂：水基

防锈剂与防锈油相比具有配制使用方便、

价廉、加工安全及转入下道工序无需除

油、减少工作量等优点,然而目前市场上普

通水基防锈剂多以亚硝酸盐为主要成分,近

年来的研究表明该产品是一种间接的致癌

物质,已引起世界各国的广泛关注。虽然目

前国内外市场上相继出现了一些不含亚硝

酸盐或低含量亚硝酸盐的替代产品,但防锈

期较短,自然环境下防锈期一般不超过15天,

难以满足市场要求。国内某公司研制的CJ

型水基金属防锈剂以天然提取物环己六醇

六磷酸酯为主要成分,经变性复配而成,是一

种无毒、无味、对人体无任何刺激的淡黄

色透明液体,呈中性,能任意比例与水相溶。

其防锈原理是该液与金属表面接触后可迅

速形成一层致密、坚固的单分子络合物保

52 腐蚀防护之友 2014.06

护膜,能有效地阻止氧等成分的进入,从而达

到金属长期防锈的目的。CJ型无毒环保型

长效防锈剂可作为各种金属材料的工序间

及长期封闭防锈,及金属切削液、清洗液、

制冷循环系统的缓蚀添加剂。

新型环保水基金属防锈剂：随着金

属材料表面处理及机构加工业逐步向多功

能、高速、强力和精密等方向的迅速发展,

对金属防锈剂的选择提出了越来越高的要

求。特别是20世纪80年代以来,由于人们生

态环境意识的进一步强化,对金属防锈产品

又提出了更高的要求,产品除具备优良的防

锈功能外,必须符合环保要求。近年来常用

的油酸型油溶性防锈剂，因其在水中溶解

度有限,而且对电解质很敏感，所以不宜在

硬水条件下使用。国内某公司研制成功的

新型水基金属防锈剂产品选用天然无毒化

工产品植酸作为防锈剂的主要成分,并与增

效剂、非离子型表面活性剂等复配而成,使

用时可在金属表面形成一层致密牢固的植

酸盐防护膜,长期稳定地阻止金属的氧化腐

蚀。据报道，该产品添加于金属表面清洗

液、切削液、磷化液、无铬钝化液中,都获

得了满意的效果。

环保型磁性材料专用水性防锈剂：钕

铁硼磁性材料为铁基合金，在生产过程中

工序间防锈是必不可少的。目前所使用的

防锈产品大致为油性和水性两种，其中油

性防锈剂使材料表面滑腻，去除困难，给

下道工序加工带来不便，现已很少使用。

水性防锈剂使用方便、价格低廉，但市场

上销售的产品一般含有亚硝酸盐、铬酸盐

等致癌有毒物质，对操作人员身体健康造

成重大危害，排放后还会给生态环境造成

严重污染，国家已大力整治并限制使用，

而且此类产品大多防锈性能较差，不能满

足磁性合金材料的防锈要求。国内某公司

根据磁性合金材料的化学、电化学腐蚀特

点及市场需求，研制成功一种KJ-2环保型

水性金属防锈剂，选用金属强力螯合剂肌

醇六磷酸酯为主要成分，与其它几种水性

助剂复配而成。肌醇六磷酸酯是从粮食作

物中提取的天然无毒有机化工产品，当它

作为磁性材料防锈剂使用时，能在表面与

金属迅速螯合，形成一层致密的单分子络

合物保护膜，非常有效地抑制金属的腐

蚀，并且处理后的材料表面与镀层或涂层

有更好的结合力。该产品还可广泛用于黑

色、有色金属及其它合金材料的工序间防

锈处理及替代磷化的涂装前处理。

国内早在1996年的时候就有部分科研

机构对水基和水溶性防锈剂进行了研究，

由初期的水溶性防锈剂逐步扩大到气相防

锈剂的研究还有一些其他产品的研究，目

前从事该方面研究的科研机构有20余家。

水基防锈剂可代替以机械油为主体的

防锈油，还可省去传统的除油、磷化等工

序，既节省了能源，又降低了操作成本，

还避免了废液排放造成的环境污染，是防

锈油和磷化液的替代产品，各种金属材料

及制品都可以用该类防锈剂在不同阶段进

行处理，工业需求量巨大，市场前景非常

可观。

另外，多功能的水基防锈剂研究开

发及应用渐成趋势，如除油、除锈“二合

一”，除油、除锈、防锈三合一的产品也

日益增多，如美国歌德公司就开发出了系

列产品。它们通过对油层的乳化，对锈层

的渗透和转化，起到对金属产品的保护作

用。研究和开发防锈性好，性质稳定，价

格低廉，减少污染，功能齐全，使用方便

的水基金属防锈剂，是今后努力的方向。

铜及其合金具有优异的强度、良好机

械加工性能、导电性、导热性、可焊接性

及很高的热力学稳定性,广泛应用于机械、

电力、电子、运输、交通、国防等领域。

铜具有较高的热力学稳定性，通常情况

下，由于铜及其合金本身形成的氧化膜，

使铜的腐蚀受到抑制，表现出较好的耐蚀

性。但其在湿度较高、腐蚀性介质(如含二

氧化硫的空气、含氧的水、氧化性酸以及

在含有CN-、NH4+等能与铜形成络合离子的

液体)中，铜及其合金会发生较为严重的腐

蚀。

为了减少或防止腐蚀带来的问题，在

铜等金属制品的制造、储存、运输及及运

输过程中应用气相缓蚀剂是一个行之有效

的方法，获得了广泛的应用。气相缓蚀剂

分子量较小，在常温下就能挥发出具有缓

蚀作用的组分，通过扩散、迁移、吸附到

金属表面就可以给金属带来防护作用，避

免或减缓金属腐蚀问题。

铜及其合金常用的缓蚀剂包括多种有

机和无机化合物，其中以有机物为主。上

世纪90年代之前的铜缓蚀剂主要是硫脲、

醛、胺、苯酸等有机化合物及其衍生物和

噻唑等杂环化合物。国内应用的铜缓蚀剂

主要是苯并三氮唑和巯基苯并噻唑及其衍

生物。国内外对铜缓蚀剂的研究重点是新

型有机物的合成以及缓蚀剂的复配，如咪

唑、噻唑、咔唑、苯胺、硫脲和三苯甲烷

的衍生物以及这些缓蚀剂的复配。

进入21世纪，铜缓蚀剂的研究有了很

大的进展，出现了许多新物质作为铜缓蚀

剂并起到了很好的缓蚀效果。研究不同缓

蚀剂之间的协同效应以及实现缓蚀剂的复

配是当前缓蚀剂发展的重要趋势，提取天

然成分、合成新型有机物以及研究缓蚀剂

的复配成为了发展铜缓蚀剂的重要途径。

随着人们对大量化学品使用所带来的环

境污染和生态危害的日益关注，毒性大、

难降解的缓蚀剂受到了越来越多的使用限

制。因此，开发高效、低毒甚至无毒的绿

色环保型缓蚀剂成为了铜缓蚀剂的发展趋

势。以下将简要介绍几类目前已经获得广

泛应用或正在研究开发的典型环保型铜缓

蚀剂。

绿色环保型铜气相缓蚀剂

NEW PRODUCTS新产品

532014.06 腐蚀防护之友

绿色环保型铜气相缓蚀剂

1、有机缓蚀剂

有机缓蚀剂大多是含有N、O、S、

P等极性基团或不饱和键的有机化合物，

极性基团和不饱和键中的π键可进入Cu

的空间轨道形成配位键；而非极性基团亲

油疏水，这些有机物在铜的表面发生定向

吸附，形成具有保护性的吸附膜，从而阻

止水和腐蚀性物质接近铜表面起到保护作

用。铜的有机缓蚀剂种类很多，其中，氨

基酸类、有机聚合物类以及咪唑类等是研

究较多的环保型缓蚀剂。

（1）氨基酸类缓蚀剂

氨基酸是两性化合物，它不仅可以

通过蛋白质的水解得到，还容易在环境中

降解成为无毒物质。因此，上世纪80年

代来，氨基酸成为了备受关注的环保型缓

蚀剂。将铜放入氨基酸（如聚天冬氨酸）

中，铜的表面可以形成一层抗变色性能的

保护膜。张大全等研究了半光氨酸等氨基

酸在0.5mol/L盐酸中对铜的缓蚀作用。结

果表明，半光氨酸属于阳极型吸附缓蚀

剂，缓蚀效果较好。Gom-ma等的研究表

明，氨基酸作为无毒环保型缓蚀剂能抑制

铜等金属的腐蚀，同时对防止金属的局部

腐蚀也有较好的效果，从而成为备受关注

的环境友好型铜缓蚀剂。Waheed等在研究

不同氨基酸对铜的缓蚀性能时发现。浓度

非常低(0.1mmol/L)的氨基乙酸就能对氯化

物水溶液中的Cu-Ni合金产生85%的缓蚀

率；而巯基丙氨酸对Cu-5Ni的缓蚀率可达

96%，进一步研究发现巯基丙氨酸在Cu-

5Ni表面的吸附自由能为-37.8kJ/mol，说明

其在合金表面能发生强烈的物理吸附。

（2）有机聚合物

有机聚合物作为缓蚀剂的应用已经拥

有很久的历史，例如天然胶、淀粉等早期

的酸性缓蚀剂。有机聚合物可以在金属基

体表面形成单层或多层的致密保护膜，而

且毒性比其单体的低，覆盖能力以及耐蚀

性能更好，属无毒环保型缓蚀剂。

上世纪50年代后，人们发现苯并三

氮唑在工业水以及循环冷却水等中性介质

中对铜具有优异的缓蚀性能，于是开始

了对苯并三氮唑缓蚀机理的研究及其衍生

物的开发和应用。60年代起，欧美对苯并

三氮唑作为铜在水溶液中的缓蚀剂进行了

研究，我国80年代才开始了有关苯并三氮

唑对铜及其合金表面防腐的研究。Lewis

首次用电化学阻抗法研究了苯并三氮唑在

氯化钠水溶液中对CuO2的吸附机理。曾

令梅等通过对发电机内冷却水系统的防腐

蚀实验发现苯并三氮唑作为铜缓蚀剂能够

保证发电机内冷却水的水质不超标，很大

程度的降低了除盐水的补充量。徐群杰等

利用光电化学法和交流阻抗法研究了苯并

三氮唑，甲苯并三唑，4-巯基苯并三唑甲

酯和5-羧基苯并三唑甲酯等物质对铜的缓

蚀行为和缓蚀机理。结果表明上述各种有

机聚合物均对铜具良好的缓蚀作用，而且

一定条件下具有协同作用，达到最佳缓蚀

效果。张大全等人通过电化学极化曲线和

电化学阻抗谱研究了苯并三氮唑和8-羟基

喹啉对铜的缓蚀协同作用，结果显示二者

的复配使用增大了电极的膜电阻，减小了

电极的膜电容，从而增强了对铜腐蚀的抑

制作用，在铜的表面形成了更为稳定致密

的保护膜，增加了铜的耐腐蚀能力。李自

托等用电化学和失重法研究了一种以DG1

和BTA为成分的复配缓蚀剂对黄铜的缓蚀

作用，并对比BTA单独使用时的缓蚀效

果，结果发现复配缓蚀剂有更优的缓蚀性

能，并通过实验找出了两种缓蚀剂的最佳

配比：在总浓度为5mg/L和质量比DG1：

BTA=3：2时缓蚀效果最好，使用最经济，

通过极化曲线分析，复配缓蚀剂为偏阳极

混合型缓蚀剂。丁艳梅等人用BTA和酚类

W制备了一种新型复合气相缓蚀剂，其缓

蚀效率达到94.5%。用扫描电镜（SEM）观

察了复合气相缓蚀剂吸附在纯铜上形成的

自组装缓蚀膜的形貌，探讨了复合气相缓

蚀剂对铜表面的缓蚀机理。

噻唑类缓蚀剂中应用最多的是2-巯基

苯并噻唑（MBT）。MBT及其衍生物是

当前应用广泛的铜的高效缓蚀剂。优异的

缓蚀性能主要是因为它能够在金属表面形

成牢固的保护膜。Ohsawa等采用紫外光及

可见光现场分析方法、红外光谱和X射线

光电子能谱技术研究了MBT对NaCl溶液中

铜的腐蚀行为，研究认为其缓蚀作用主要

是吸附在铜/溶液界面的2-巯基苯并噻唑与

亚铜离子形成了一种不溶于水的MBT-Cu+

配合物沉积膜，并提出了膜的结构模型。

旷亚非等采用挂片失重法、电化学技术及

X射线光电子能谱表面技术研究了2-巯基

苯并噻唑对NaCl溶液的缓蚀效果和吸附规

律，认为MBT是混合型缓蚀剂，在其研究

的体系中，2-巯基苯并噻唑对铜的腐蚀电

位没有明显影响，经2-巯基苯并噻唑溶液

浸泡后的铜表面膜中含有MBT分子，但其

含量较少，而且存在的深度较浅。2-巯基

苯并噻唑主要通过在铜和溶液界面之间很

强的化学吸附来抑制了铜的腐蚀，吸附规

律遵循Langmuir等温吸附曲线。

国外研究学者Gaparac、Otmacic等对

多种咪唑类衍生物对中性NaCl溶液中的铜

的缓蚀性能研究发现，铜的表面形成了一

层保护性膜层，循环伏安法测试表明，在

搅拌条件下并随着浸泡时间的增加，保护

膜的性能加强；原子力显微镜（AFM）

的结果证明了保护膜的形成对时间有很强

的依赖性。通过SEM和EDX的分析发现，

这层保护膜同时含有缓蚀剂和腐蚀产物，

结构比较复杂；不含有苯环和含苯环的衍

生物存在着完全不同的缓蚀机理，前者主

要是通过抑制阴极电化学反应，而后者则

通过抑制阳极电化学反应起到缓蚀效果。

Trachli等对2-巯基苯并咪唑在铜表面的电

氧化聚合动力学研究表明，2-巯基苯并咪

唑首先吸附到铜表面并与之发生阳极氧化

聚合，然后在溶液中吸附更多的单体分子

到聚合物膜上发生氧化聚合；对其电化学

阻抗谱（EIS）的研究则表明，铜的表面形

54 腐蚀防护之友 2014.06

成的聚合物薄膜在0.5mol/L的氯化钠溶液

中的缓蚀效率高达99%以上。Schweinsberg

等在研究聚苯并咪唑、苯并三氮唑和苯并

咪唑对铜的缓蚀行为时发现，180℃下苯并

咪唑和苯并三唑处理过的铜片的表面增强

拉曼散射（SERS）图上1000~1600cm-1区域

内出现了宽而强的氧化物峰，而聚苯并咪

唑处理的铜片SERS图上在此区域仅能够观

察到很弱的氧化物峰，表明高温下化学吸

附的聚苯并咪唑比苯并三唑和苯并咪唑具

有更好的抗腐蚀性。

（3）其他有机缓蚀剂

环保型有机缓蚀剂除氨基酸及有机聚

合物类以外，芳香胺、脂肪胺以及它们的

盐，特别是含氮的五元杂环化合物，由于

具有较好的缓蚀性能而广泛的应用于天然

气、石油工业中。Schweinsberg等研究发

现：聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二胺在2mol/

L硫酸溶液中对铜有很好的缓蚀作用，而

且其缓蚀性能比在180℃下经苯并三唑和

苯并咪唑处理的铜片的缓蚀性能要好。

Guenbour等的研究表明，聚氨基薄膜对铜

具有很好的抗蚀效果，而聚苯并三唑的加

入进一步增强了保护膜层的缓蚀效果。

2、无机缓蚀剂

无机类铜缓蚀剂的种类有很多，其应

用也很广泛。20世纪80年代以来，无机缓

蚀剂的研究重点是对生态环境无污染的无

机物的应用。其中，钨酸盐、钼酸盐以及

它们与其他组分的的复配是目前应用很好

的环保型缓蚀剂。

（1）钼酸盐缓蚀剂

钼酸盐属于钝化膜型缓蚀剂。1939

年，有关钼酸盐缓蚀作用的专利首次公

开；1945年又有关于钼酸盐对环境无害的

报道。钼酸盐对铜有保护作用，其毒性

低，对环境污染小，是一种很有发展前途

的无机缓蚀剂。但是，钼酸盐缓蚀剂单独

使用时的效果往往并不理想，而且用量

大、成本高；如果通过与其他缓蚀剂的复

配使用，便可以大大提高其缓蚀效率。通

常以钼酸盐为主，通过添加有机酸、锌

盐、葡萄酸的复配缓蚀剂已成为受到广泛

的关注和使用的复配缓蚀剂。

Neal等人通过电化学技术研究表明：

BTA、BTAH与钼酸盐间的协同效应。

BTA、苯并咪唑和2-氨基苯并咪唑和MBO

与钼酸钠之间存在协同效应，它们均能使

铜的耐腐蚀能力强化。莫自如等考察了钼

酸盐与MBT和羟基乙叉三膦酸之间的协同

作用，极化曲线的测定表明：羟基乙叉三

膦酸、MBT和钼酸根为阴极性缓蚀剂。吴

俊升等人研究发现，3-氨基-1，2，4-三氮

唑（ATA）和钼酸钠具有较好的协同缓蚀

效应，复配缓蚀剂中ATA与钼酸钠的质量

比1：2时，缓蚀效率最高可达93.3%，远远

大于单组份ATA71.5%的患失率。电化学测

试及XPS等测试研究表明复配缓蚀剂为混

合型缓蚀剂，Cu与ATA形成缓蚀剂膜的主

要成分，而钼酸根吸附在这种膜的缺陷位

置，构成了完整致密的复配缓蚀剂膜。

（2）钨酸盐缓蚀剂

钨酸盐属于钝化型缓蚀剂，在酸性、

中性、弱碱溶液中均具有缓蚀作用。钨酸

盐无毒、对人体和环境没有危害。与钼酸

盐相似的是，钨酸盐单独使用时的缓蚀效

率并不高，而且当其浓度较低时，与铬酸

盐一样会加快铜的腐蚀。因此，若要提高

其缓蚀效果，其投入量也需较大。

徐群杰通过钨酸钠与聚天冬氨酸的

复配，利用光电化学和增强拉曼光谱技术

（SERS）发现白铜在质量分数为3％的氯

化钠溶液中的耐蚀性能得到了提高，前者

能使铜的表面产生更多氧化物，后者能与

铜结合生成聚合物膜。卢声等将钨酸钠与

聚天冬氨酸复配，对NaCl溶液中的铜进行

缓蚀行为研究，发现复配后缓蚀效率有了

较大提高。

（3）锌盐缓蚀剂

锌盐缓蚀剂属于沉淀膜型缓蚀剂，它

一般用于碱性溶液中。碱性溶液中，Zn2+

与OH-能反应生成Zn(OH)2的沉淀膜，沉

积在阴极区，抑制阴极反应的发生，从而

起到缓蚀作用。但是由于锌盐对水体生物

有一定的毒害作用，其使用也受到一定限

制。目前主要是将锌盐与其他缓蚀剂进行

复配，以获得较好的缓蚀效果。

3、天然提取物缓蚀剂

人们很早就开始利用天然高分子中存

在的某些活性基团研究其在金属上的吸附

作用，并从天然植物中获取具有缓蚀作用

的提取液当作缓蚀剂。世界上公认的第一

例缓蚀剂专利是1860年英国的Baidwin的专

利（BP23701860），此专利提供的缓蚀剂

组成是植物油与糖浆的混合物。最早应用

的铜缓蚀剂就是一种天然类环境友好型缓

蚀剂,Ele-Etre的研究表明，蜂蜜对0.5mol/L

的NaCl溶液中的铜具有良好的缓蚀效果，

并且蜂蜜在铜表面的吸附遵从Langmiur等

温吸附规律，但由于蜂蜜的变质，缓蚀效

果在几天后逐渐下降。后来从天然植物中

提取、分离缓蚀剂的有效成分，选用的植

物包括芦荟、柑橘、石榴和芒果等，结果

表明，以石榴皮提取液作为硫酸介质中铜

用缓蚀剂的效果最好。1984年，Salch发现

羽扇豆、葫芦巴和茄子等植物的萃取物，

对处在盐酸或硫酸溶液中的铜具有缓蚀作

用，而且萃取物的浓度以及类型和酸的浓

度对缓蚀作用有较大的影响。2010年，孔

令平等采用电化学阻抗谱研究了植酸和钼

酸钠单一配方及其复配自组装膜在质量分

数3.5%氯化钠溶液中对铜的缓蚀作用。结

果表明：植酸与钼酸钠的单一配方均对铜

基底有一定的缓蚀作用。天然类有机缓蚀

剂源自大自然，对环境友好，但因其成分

复杂，有效浓度低而缓蚀效率较低，易腐

败降解等，从而具有导致腐蚀加速等副作

用，因而需要寻求高效高纯度缓蚀剂。近

年来，国外一些著名的气相缓蚀剂生产企

业，如歌德（CORTEC)公司等在天然提取

物气相缓蚀剂方面开发出大量高效、实用

的高技术产品，获得了广泛的市场应用。

但国内在采用天然动植物提取物气相缓蚀

剂方面研究很少，与国外有较大的差距。

NEW PRODUCTS新产品

552014.06 腐蚀防护之友

2014年4月23日，原中国腐蚀与防护

学会理事长、著名冶金和材料科学家、教

育家肖纪美院士在北京逝世，享年94岁。

纵观先生的一生，著作等身，桃李天下，

“终身为士不为仕”正是肖先生坦荡人生

的真实写照。

“归心似箭盼月圆，报国有志偿夙

愿”。肖先生自1957年归国以来，到北京

钢铁学院（现北京科技大学）金属物理

专业任教。先后任金属物理教研室主任，

材料失效研究所所长、环境断裂开放实验

室主任。1978年被聘为国家科委冶金新材

料组和腐蚀科学学科组成员；1980年当选

为中国科学院学部委员（1993年改称院

士）。1991年，任中国科学技术协会第四

届全国委员会委员；历任中国腐蚀与防护

学会第一、二届副理事长，第三、四届理

事长；中国金属学会理事、材料科学学会

理事长、荣誉会员；中国稀土学会常务理

事；中国材料研究学会顾问；并在中国兵

工学会、中国航空学会，中国宇航学会，

中国机械工程

学会所属的材

料专业委员会

任职。1 9 9 9年

至2 0 0 0年任中

国博士后科学

基金会副理事长，为中国博士后制度的建

立做出了贡献。1977年至1986年先后获得

北京科技大学优秀教师，北京市教育系统

先进工作者，全国冶金教育劳动模范称

号。1989年国务院侨办授予全国优秀归侨

称号，中国科学院授予他对中国科学事业

作出贡献的荣誉章；1984年和1991年，两

次当选为北京市海淀区人民代表，1980

年至1995年担任国际性学术刊物“冶金

学报”（AdtaMetallurgica）及“冶金快

报”（ScriptaMetallurgica）的中国编辑；

1999年美国腐蚀工程师协会（NACE）授

予“资深会员”称号。1996年国家科委和

教委授予全国高校先进科技工作者称号，

1977年至1999年，共获得部级奖励27项，

享受国务院政府特殊津贴。

时光流逝，岁月如梭，在不知不觉中

肖先生从风华正茂、风度翩翩的青年，转

眼变为白发苍苍的耄耋老人，几十年的辛

勤耕耘培养了众多学子，为中国钢铁冶金

行业的发展做出了重大贡献。

20世纪60年代初，国家科委成立腐蚀

与防护学科组，1976年10月学科组成员重

新组成(以学者专家为主体)，肖先生是组

员之一，他也是中国腐蚀与防护学会的奠

基人之一。学会成立时就担任副理事长，

后任理事长。学会成立初期，先后开办

了三次总工程师学习班。多年来，中国腐

蚀与防护学会团结了广大腐蚀科学技术工

作者，坚持实事求是的作风，充分发扬民

主，提倡学派间自由争辩，为繁荣发展我

国的腐蚀科学技术事业，为科技战线多出

成果，快出人才，加速实现我国四个现代

化做出了积极的贡献。

为了进一步宣传腐蚀，肖先生和当时

的北科大校长张文奇一起争取联合国开发

计划署立项资助，在中国建立一个腐蚀与

防护培训中心。通过科技部的支持和冶金

部的努力，最后联合国计划署批准了这个

项目，由北京科技大学成立腐蚀与防护培

训中心。当时北京科技大学的校长张文奇

也十分重视中心的建立，在他与肖纪美先

生的带领下，通过表面科学与腐蚀工程系

建设和完成该项目,并和腐蚀与防护培训中

心共同培养出许许多多优秀的人才。

肖纪美先生获奖无数，桃李遍天下，

在学术界很有威望，但最令人折服的还是

肖先生终身“为士不为仕”的学者风范。

逝者已去风范长存——缅怀肖纪美院士

【导语】

　　肖纪美先生获奖无数，桃李遍天

下，在学术界很有威望，但最令人折服

的还是肖先生终身“为士不为仕”的学

者风范。

文/靳婉平

COLUMN专栏

56 腐蚀防护之友 2014.06

他认为人各有志，他的志向不是当官，

而是能真正做一些有意义的事情：教书育

人、研究学问、总结一生的学习经验，这

些都让他的学生、后辈敬佩不已。

尽管已经白发苍苍，耄耋之年。但

肖先生仍关心行业的发展，支持学会的工

作。2011年，中国腐蚀与防护学会出版了

《腐蚀防护之友》杂志，并于2011年4月24

日世界腐蚀日这一天举办了创刊活动。老

先生欣然接受邀请，并对学会出版科普性

杂志表示赞同；隔年，学会在北京科技大

学会举办了第二届世界腐蚀日活动，92岁

的肖先生又一次接受邀请，并在活动中发

表演讲，鼓励台下年轻的学生与科技工作

者们。

许是在祖父的影响下，肖纪美先生

对中国传统文化很是重视。在肖先生小的

时候，他的祖父便教导他《论语》，之

后又给他讲解《孟子》。儒家文化的熏

陶，使肖纪美先生继承了中华民族传统文

化的优秀精髓。他认为，作为一个中华民

族的成员，应该要学习中国传统的文化和

思想。

肖先生曾说过：“我业余学习作诗，

尝试以古诗、新诗、词、对联等文体来叙

事、描绘，借以抒情，达意、明理。我疏

于作律诗及绝句，因为平仄对仗要求严

格，力不从心。只是期望‘士心为志，诗

以言志，以诗抒怀’而已。”

中国腐蚀与防护学会出版的《腐蚀防

护报》创刊20周年纪念册上，肖先生就曾

题诗祝贺：

百孔千疮材料疾，

腐蚀防护已百期。

肖院士在“世界腐蚀日”活动现场讲话

肖院士为《腐蚀防护之友》杂志题词

百尺竿头须进步，

再办百期文功奇。

笔耕不辍数十载，鲐背老人勤著籍。

肖先生这样归纳自己的人生：“少喜诗

文，壮耕科技，老崇类比交叉”。他曾在

书中感慨道：“老得太快，知的太晚，做

的太少”。

肖先生一生笔耕不辍，撰写著作29

本，直至逝世之时，肖先生仍然亲自查阅

资料，正在撰写第三十本著作——《学科

的融合》。

肖先生的逝世，是材料科学界、教

育界和北京科技大学的重大损失，但先生

精益求精、锲而不舍的科研精神，无私奉

献、丹心报国的爱国之情，甘为人梯、提

携后人的育人之心，是肖先生留给世人的

一笔宝贵的精神财富，将永放光辉！

肖院士家的书桌，见证着老人勤恳的一生 中国腐蚀与防护学会主编的《金属防腐蚀手册》，肖

纪美为主任委员

COLUMN专栏

572014.06 腐蚀防护之友

自然环境之土壤腐蚀(二)金属土壤腐蚀的研究方法

本文主要介绍了土壤腐蚀的主要研究

方法。

土壤腐蚀研究通常有两个目的：一是

确定金属材料在指定土壤或一组类似的土壤

中的耐蚀性；二是确定一系列不同土壤对指

定金属或一组金属的腐蚀性。经过国内外科

学工作者长期的研究与实践，试验与分析手

段逐步向着多元化发展。金属土壤腐蚀的研

究方法概括分为：室外现场埋设方法和室内

模拟及加速方法。

室外埋设实验

土壤室外现场埋设试验是指在选取的

土壤环境中，埋设所要研究的材料及制品，

然后按一定埋设周期挖掘，确定试件的腐蚀

形态、腐蚀产物及腐蚀速率。在试验过程中

还需定期测取土壤的物理、化学参数，记录

气候数据，以及相应的电化学测量结果，以

便建立材料、环境因素和腐蚀速度之间的相

互关系。这是一种简单也是最可靠的确定土

壤中金属腐蚀的方法，是土壤腐蚀试验中的

基本方法。

土壤室外现场埋设试验一般包括小试

片试验和长尺寸试件试验。针对全面腐蚀，

通过实际失重率的测量可以知道试件的腐蚀

中华人民共和国中华人民共和国中华人民共和国中华人民共和国中华人民共和国中华人民共和国中华人民共和国中华

人民共和国中华人民共和国中华人民共和国

文/杜翠薇北京科技大学

序号 试验站名 东经、北纬 土壤类型

1 成都站 104°02′，30°24′ 水稻土

2 鹰潭站 117°02′，28°08′ 红壤

3 大港站 117°24′，38°48′ 滨海土壤

4 大庆站 125°06′，46°22′ 苏打盐土

5 库尔勒站 86°13′，41°24′ 荒漠盐渍土

6 拉萨站 91°08′，29°40′ 高山草甸土

7 格尔木站 94°33′，36°16′ 盐渍土

8 沈阳站 123°26′，41°46′ 草甸土

表1 我国材料土壤环境腐蚀试验站的地理位置与环境特征

库尔勒土壤试验站 鹰潭土壤试验站

KNOWLEDGE FIRYM知识讲堂

58 腐蚀防护之友 2014.06

速率。对于点蚀、晶间腐蚀等，还需要测定

点蚀深度、蚀孔间距等参数，以对腐蚀状况

作出全面的分析。详细可参见国家材料环境

腐蚀平台制定的材料土壤腐蚀试验规程。

土壤室外现场埋设试件的失重和土壤

理化性质的分析方法已经成为确定土壤中金

属腐蚀速度、评价土壤腐蚀性的经典方法。

在此基础上建立和发展起来的原位测量技

术、加速试验和统计分析等方法，以及土壤

腐蚀性评价的新方法，已经成为土壤腐蚀试

验研究工作的重要组成内容。

室内模拟及加速实验

土壤室内模拟及加速方法主要包括：

室内模拟试验和室内加速试验。

通常土壤室内模拟试验又分为室内土

壤埋设试验及模拟溶液实验。室内土壤埋设

试验是指将所研究的材料制成试片在实验室

中埋设到从现场取来的土壤中，进行腐蚀实

验。而模拟溶液实验是指将所研究的材料制

成试片在实验室中埋设到根据现场土壤的理

化分析数据配制的模拟溶液中进行腐蚀实

验。室内试验除了传统的失重方法外，近年

来极化曲线测试技术、交流阻抗测试技术以

及电化学噪声技术也逐渐开始应用于金属材

料腐蚀室内研究。

腐蚀加速试验是一种人为控制试验条

件而加速腐蚀的试验方法，力求在较短的时

间内，确定金属材料发生某种腐蚀的倾向、

材料的耐蚀性或介质侵蚀性强弱。一种恰当

的加速试验方法应具有足够的“侵蚀性”和

良好的“鉴别性”,其具体要求是：①加速

条件下的腐蚀产物应与工作环境中的腐蚀

产物相同；②反应机理应与实际发生的腐蚀

机理相同或相似；③有较高的加速比，即在

较短时间内达到的腐蚀效果可相当于实际环

境中较长时间的效果。关于土壤腐蚀，目前

常用的加速方法有：强化介质法、电偶加速

法、电解加速法和间断极化法及冷热交替及

干湿交替法等。

1）强化介质法

强化介质法是通过改变土壤介质的理

化性质(如加入Cl－、SO42-、Fe2+、CO2、空

气、以及加入酸碱改变土壤的pH值等)来改

变土壤腐蚀性，加速材料在土壤中的腐蚀。

这种方法的优点是无外加电场的影响，土壤

溶液中离子浓度基本可控，增加离子浓度降

低了土壤电阻率，增加了土壤腐蚀性。

2）电偶加速法

电偶加速试验是在不改变土壤理化性

质条件下加速腐蚀的有效办法，它是利用

碳—铁或铜—铁等电偶对在土壤中短接，组

成电偶腐蚀电池，加大钢铁试片在土壤介

质中的腐蚀速率。在电偶加速试验中，除了

要考虑通常对单一金属腐蚀的影响因素外，

还要考虑异金属间的电位差、金属电极的极

化、阴阳极面积比和电偶电路的内阻、外阻

等因素。其优点是加速试验简单、易操作、

加速比大，但由于引入电偶电流的作用，对

土壤腐蚀行为有较大影响。

3）电解失重法

电解失重是通过控制外加电流或电

压，阴、阳极面积比，阴、阳极距离等条件

使金属材料在土壤中电解，使阳极电流流过

被加速腐蚀的试样，使其阳极极化，加速了

其腐蚀进程。其基本原理是在研究电极和辅

助电极间加以外电压，使其形成一个电解

池，电源的正极接研究电极，负极接辅助电

极。电解加速法适用于多数土壤，但不能用

于酸性土壤。值得指出的是电解法是通过使

研究电极阳极极化来加速腐蚀的，因此其结

果及腐蚀机理与金属在土壤中的腐蚀（开路

电位下的腐蚀）还是有本质的区别的，目前

不倾向于使用此种方法。

4）间断极化法

间断极化法的加速原理与电解法相类

似，它是通过间歇式的外加电流使研究电极

极化，从而缩短腐蚀诱导期，使金属迅速进

入活化区后停止极化，从而增大腐蚀速率的

一种方法。

5）冷热交替和干湿交替加速试

验

利用实际土壤，不引入其它离子，控

制土壤的含水量、温度变化，适当通入空

气，进行冷热交替和干湿交替来加速碳钢在

土壤中的腐蚀。该方法没有改变土壤性质，

也不是在外电压强制作用下进行，模拟了自

然环境中不同季节的温度和含水量变化，同

时还包括土壤干裂或强对流天气引起的空气

扩散速率加快的作用，是一种相关性较好的

模拟加速方法。

KNOWLEDGE FIRYM知识讲堂

592014.06 腐蚀防护之友

杂志呈送单位排 名 不 分 先 后

科研院所中国科学技术协会 中华人民共和国科学与技术部 中华人民共和国教育部

中华人民共和国环境保护部 国家自然科学基金委员会 国家科学技术奖励工作办公室

中华人民共和国住房和城乡建设部 中国核动力研究设计院 中国建筑科学研究院

中国建筑材料科学研究总院 中国科学院金属研究所 中国原子能科学研究院

中冶集团建筑研究总院 中国铁道科学研究院 钢铁研究总院

中国特种设备检测研究院 华北电力科学研究院 北京矿冶研究总院

北京有色金属研究总院 广州二轻研究所 河北省冶金研究院

武汉材料保护研究所 山东省电力研究院 北京腐蚀与防护学会

上海腐蚀科学技术学会 广东省腐蚀防护与表面工程学会 辽宁省腐蚀与防护学会

浙江省腐蚀与防护学会 湖北省腐蚀与防护学会 湖南省腐蚀与防护学会

安徽省腐蚀与防护学会 山西省腐蚀与防护学会 河南省腐蚀与防护学会

青岛腐蚀与防护学会 厦门市腐蚀与防护工程学会 徐州腐蚀与防护学会

新乡腐蚀与防护学会 ……

大　学北京科技大学 北京航空航天大学 北京化工大学

北京理工大学 大连理工大学 哈尔滨理工大学

哈尔滨工业大学 华北电力大学 华东理工大学

华南理工大学 华中科技大学 南昌航空大学

南京工业大学 清华大学 上海电力学院

上海交通大学 四川理工学院 台湾成功国立大学

天津大学 武汉大学 海军工程大学

武汉科技大学 西安交通大学 西北工业大学

厦门大学 浙江大学 中国地质大学

中国矿业大学 中国石油大学 装甲兵工程学院

……

企　业中国船舶重工集团公司 中国船舶工业集团公司 中国核工业集团公司

中国航空工业集团 中国水利水电建设股份有限公司 北京首钢建设集团有限公司

鞍钢建设集团有限公司 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 宝钢集团有限公司

中国机械工业集团有限公司 中国石油天然气集团公司 中石化股份有限公司

中国海洋石油总公司 中国北方工业公司 中国环保科技控股有限公司

中国节能环保集团公司 北京市政建设集团有限责任公司 北京城乡建设集团公司

中原环保股份有限公司 上海环保（集团）有限公司 青岛双瑞海洋环境工程有限公司

河南省东方防腐集团有限公司 南京德磊科技有限公司 镇江蓝舶工程科技有限公司

华东防腐安装工程有限公司 包头晶牛微晶股份有限公司 海洋化工研究院有限公司

北京创信防水技术有限公司 华电郑州机械设计研究院有限公司 大庆油田有限责任公司

……

592014.06 腐蚀防护之友

60 腐蚀防护之友 2014.06

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研究探讨；对课题项目的综述；对行业的整体分析，也可以是针对某一领域、

某一研究方向、某一产品的分析，评价等等。

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征文要求

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数的含义及单位应逐一说明。请使用我国法定计量单位和符号，不得使用已废止的单位和符号。

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联系人：刘娟

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中国腐蚀与防护学会

企业理事会

副理事长单位（以下排名不分先后）

山东潍坊东方钢管有限公司 总经理 吴敬胜

山东龙泉管道工程股份有限公司 董事长 刘长杰

沈阳明科控制腐蚀技术有限公司 董事长 高学奎

江苏中矿大正表面工程技术有限公司 董事长 沈亚郯

中航百慕新材料技术工程股份有限公司 技术总临 师　华

河北博锐特工程有限公司 总工程师 毕士君

江苏金陵特种涂料有限公司 总经理 卞大荣

四川德源石油天然气工程有限公司 总经理 姜世强

天津先知邦渗锌防腐蚀金属制品有限公司 总经理 姜海龙

北京中腐防蚀工程技术有限公司 总经理 曹　备

宁波科鑫腐蚀控制工程有限公司 董事长 吴金岳

北京碧海舟腐蚀防护工业股份有限公司 董事长 邸建军

防腐蚀之都建设有限公司 副总经理 张子超

河南浦新防腐建设工程有限公司 董事长 赵相月

常务理事单位（以下排名不分先后）

沛县防腐保温工程总公司 总经理 姬传领

大连天禄防腐工程有限公司 董事长 姚建军

长园长通新材料有限公司 总经理 曹　斌

理事单位（以下排名不分先后）

湖北神龙防腐保温材料有限公司 董事长 朱大海

北京红狮漆业有限公司 总经理 李运德

苏州热工研究院有限公司 中心主任 任　爱

康科联（北京）新科技有限公司 总经理 党建军

佛山市越盛特种防腐工程有限公司 总经理 王拥军

厦门新钢金属制品有限公司 副总经理 郑　栩

河南省八达防腐安装有限公司 董事长 姚彦波

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