アルミニウム合金の防食技術
造船におけるアルミニウム合金の利点
アルミニウム合金は比重が小さく、比強度が高く、耐海水腐食性がよく、非磁性で、低温性能がよいという長所があり、造船業界でますます注目されている。
アルミニウム合金を船体材料として使用する船舶は、効果的に重量を減らし、安定性と速度を向上させ、船舶の技術的・戦術的性能を高めることができます。アルミニウム合金は特に高速水中翼船、ホバークラフト、小型水上艦船、一部の特殊用途船に適しています。アルミニウム合金の不活性ガス溶接技術の発展に伴い、生産コストが削減され、アルミニウム合金材料の利点と海洋環境での応用が絶えず拡大しています。
海洋環境用コーティングシステム
海洋環境は比較的厳しいので、使用環境におけるアルミニウム合金の防錆要求が高くなります。アルミニウム合金の船底と水線上の腐食環境は異なります。船底は主に自然海水の浸食と水生生物の付着であり、水線上は主に塩水噴霧腐食と大気老化である。したがって、船底と喫水線上の防錆塗料の要件は同一ではありません。
- 喫水線下塗料は浸透浸食や生物付着に抵抗しなければならない。ポリウレタンのトップコート、エポキシのプライマー、特殊な防汚塗料が一般的に使用される。
- 喫水線の上：コーティングには優れた耐候性、光沢保持性、プライマーとの相性が必要です。ポリウレタン仕上げ塗料、アルキド仕上げ塗料、アクリル仕上げ塗料が一般的に使用される。エポキシやアクリルで変性させた高度なフルオロカーボン塗料は、より高い性能を発揮する。
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アルミニウム合金の腐食保護技術
腐食を軽減するために、他の保護技術や方法が採用されています：
- 陽極酸化は、アルミニウム上の自然酸化層を強化し、耐食性と耐摩耗性を向上させます。アルマイト処理には、硫酸アルマイト処理、硬質アルマイト処理、クロム酸アルマイト処理などの種類があり、それぞれ保護レベルや用途が異なります。
- クロメート化成皮膜は、アルミニウム表面に保護クロメート層を形成し、優れた耐食性を提供するとともに、追加皮膜の下地として機能します。
- 塗料、ラッカー、粉体塗料などの有機塗料は、腐食性要素に対する物理的バリアを形成します。一般的なタイプには、耐紫外線性に優れたポリウレタン・コーティング、強力な接着力と耐薬品性を備えたエポキシ・コーティング、耐久性のある仕上げを実現するパウダー・コーティングなどがある。
- カソード保護では、亜鉛やマグネシウムなどの犠牲陽極を使用し、合金の代わりに腐食することでアルミニウムを保護します。インプレス電流システムは、外部電源を使用して保護を提供します。
- 電気めっきは、耐食性を高めるために、アルミニウム表面にニッケルやクロムなどの金属層を析出させます。
- 抑制剤は、腐食プロセスを遅らせるために環境に添加される化学物質です。有機または無機の抑制剤があります。
- レーザー表面溶融、イオン注入、ショットピーニングなどの表面処理は、アルミニウムの表面を改質して耐食性を向上させます。
これらの技術や方法は、総合的にアルミニウム合金を腐食から保護し、様々な用途、特に過酷な海洋環境での耐久性と寿命を保証するのに役立ちます。
結論
アルミニウム合金は、軽量化、性能向上、優れた耐食性など、造船に大きなメリットをもたらします。船舶の様々な部品が直面する特定の環境課題に合わせた効果的な腐食保護戦略は、アルミニウム合金船舶の寿命と信頼性を保証します。陽極酸化、コーティング、カソード保護、その他の技術を組み合わせることで、海洋用途におけるアルミニウム合金の耐食性を最大限に高めることができます。詳しくはスタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
参考文献
[1] Ahmad, Hafiz Imran & Sharif, Muhammad & Hussain, Safdar & Badar, M. & Afzal, H. (2013).Spectroscopic Study of a Radio-Frequency Atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharge with Anodic Alumina as the Dielectric.Plasma Science and Technology.15.900.10.1088/1009-0630/15/9/13.
