采用涂層防護(hù)是目前軍用裝備應(yīng)用最普遍的防護(hù)技術(shù)[1-4]。涂層的失效不僅影響裝備外觀，還會(huì)影響裝備的功能、性能。海洋大氣環(huán)境，特別是濕熱海洋大氣環(huán)境，對(duì)涂層環(huán)境適應(yīng)性影響較大，涂層的老化、腐蝕問題較為突出[5]。自然環(huán)境試驗(yàn)是在典型/極值自然環(huán)境條件下，考核和研究環(huán)境對(duì)裝備（產(chǎn)品）影響的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，是三大環(huán)境試驗(yàn)分支之一[6-7]。自然環(huán)境試驗(yàn)在能夠代表裝備涂層實(shí)際使用環(huán)境的自然環(huán)境下進(jìn)行，其試驗(yàn)結(jié)果更接近實(shí)際使用情況，更為準(zhǔn)確、可靠，已成為研究與考核涂層環(huán)境適應(yīng)性的重要手段。近年來，國(guó)內(nèi)外均研發(fā)了跟蹤太陽反射聚能試驗(yàn)、周期噴淋試驗(yàn)等多種自然環(huán)境加速試驗(yàn)技術(shù)，可以利用并強(qiáng)化部分自然環(huán)境因素，較好地達(dá)到了既不犧牲試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，又可縮短試驗(yàn)時(shí)間的目的。

一、海洋大氣環(huán)境對(duì)軍用涂層的影響

美國(guó)空軍總部曾對(duì)其沿海某基地使用的裝備進(jìn)行了故障調(diào)查分析，在損壞失效或故障裝備產(chǎn)品中52%是由于環(huán)境因素引起的，其中溫度、濕度、鹽霧和太陽輻射引起的故障占總故障的70%左右?？梢姕囟取穸?、鹽霧和太陽輻射是影響裝備及其涂層的主要環(huán)境因素[8-9]。海洋大氣環(huán)境中，濕熱海洋大氣環(huán)境最為嚴(yán)酷，具有高溫、高濕、高鹽霧、強(qiáng)太陽輻射的顯著特征[10]。這些特征對(duì)軍用涂層的影響不容忽視，不但會(huì)造成涂層的變色、失光等外觀性能劣化，還會(huì)導(dǎo)致涂層開裂、剝離等，失去對(duì)基體金屬的保護(hù)作用，從而致使軍用裝備腐蝕失效，影響裝備戰(zhàn)技性能，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至喪失遂行作戰(zhàn)任務(wù)的能力[11]。有機(jī)涂層本身是一種高聚物薄膜，涂裝到金屬表面，起到裝飾和保護(hù)的作用[12-13]。在海洋大氣環(huán)境中，一方面高聚物會(huì)受到高溫、強(qiáng)太陽輻射影響而加速老化、分解，導(dǎo)致涂層變色、粉化、開裂等。另一方面，高聚物薄膜雖能不同程度地阻緩但并不能完全隔絕H2O，O2，Cl-等的滲透，H2O，O2，Cl-等滲透到涂層/金屬界面后，形成腐蝕介質(zhì)，導(dǎo)致基體金屬的電化學(xué)腐蝕[14-16]。特別是涂層老化后，更容易在涂層/金屬界面形成腐蝕介質(zhì)，進(jìn)一步加速基體金屬的腐蝕。因此，濕熱海洋大氣高溫、高濕、高鹽霧、強(qiáng)太陽輻射的綜合作用對(duì)涂層體系影響較大，較為復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)室的鹽霧、光老化等單項(xiàng)試驗(yàn)難以反映這種環(huán)境的綜合、長(zhǎng)期影響，在能夠代表裝備實(shí)際使用環(huán)境的典型環(huán)境條件下開展自然環(huán)境試驗(yàn)，是必然的選擇。

二、海洋大氣自然環(huán)境試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般要求

大氣環(huán)境中涂層的老化是多種環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果，為了使試驗(yàn)結(jié)果更接近實(shí)際使用的結(jié)果，就必須全面考慮涂層體系的使用環(huán)境剖面，科學(xué)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法。試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)明確以下幾個(gè)方面的要求。

1）明確涂層的使用環(huán)境條件，如主要使用環(huán)境是沿海、艦船上、島礁上等，以確定試驗(yàn)的暴露環(huán)境。

2）明確涂層使用的局部環(huán)境條件，如外露、艙室內(nèi)使用，有無遮蔽、是否通風(fēng)等，以確定試驗(yàn)方式。

3）試驗(yàn)設(shè)計(jì)一般遵循“極值”原則，即盡可能選取涂層體系壽命期內(nèi)較為嚴(yán)酷的環(huán)境條件進(jìn)行試驗(yàn)。

4）試驗(yàn)期內(nèi)，定期安排涂層性能檢測(cè)，檢測(cè)周期一般遵循“前密后疏”原則，即試驗(yàn)前期（3 個(gè)月內(nèi)）檢測(cè)間隔時(shí)間短，后期檢測(cè)間隔時(shí)間長(zhǎng)。

5）根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果，構(gòu)造合適的數(shù)學(xué)模型、損傷函數(shù)或選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑢?duì)涂層的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2 試驗(yàn)樣品要求

試驗(yàn)樣品可為裝備實(shí)際產(chǎn)品，也可為替代的平板試樣。當(dāng)采用平板試樣時(shí)，要求基體材料和涂裝工藝與實(shí)際產(chǎn)品一致。尺寸規(guī)格推薦為250 mm×150 mm或200 mm×100 mm。試驗(yàn)樣品采用裝備實(shí)際產(chǎn)品還是平板試樣，可綜合考慮試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)工作的需要（對(duì)比需要、評(píng)價(jià)需要等）、進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)等確定[6]。實(shí)際產(chǎn)品可考核整體結(jié)構(gòu)、連接方式及微環(huán)境等因素的影響。平板試樣則具有成本較低、可檢測(cè)性能較多、樣品數(shù)量大等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)樣品為裝備實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，樣品數(shù)量可根據(jù)產(chǎn)品尺寸、價(jià)值、制作難易程度確定。試驗(yàn)樣品為平板試樣時(shí)，樣品數(shù)量應(yīng)滿足性能檢測(cè)項(xiàng)目、取樣周期、統(tǒng)計(jì)分析、對(duì)比試驗(yàn)、機(jī)理分析等的需要，一般需確保每種性能的每一試驗(yàn)周期檢測(cè)樣品數(shù)量不少于3件，一般還應(yīng)有1 件保留樣品，作為外觀檢測(cè)時(shí)的對(duì)照樣品。保留樣品應(yīng)存置于溫度低于30 ℃，相對(duì)濕度小于70%的環(huán)境中避光保存。

2.3 試驗(yàn)環(huán)境條件及場(chǎng)地要求

試驗(yàn)場(chǎng)應(yīng)選擇在能代表濕熱海洋大氣類型的地區(qū)，環(huán)境條件具有典型性。位于我國(guó)海南省萬寧市的國(guó)防科技工業(yè)自然環(huán)境研究中心萬寧試驗(yàn)站，屬典型濕熱海洋性氣候環(huán)境，年平均氣溫為24.5 ℃，年平均相對(duì)濕度為86%，是我國(guó)目前規(guī)模最大的大氣環(huán)境試驗(yàn)站，也是國(guó)家材料腐蝕野外臺(tái)站唯一的大氣示范站，是涂層環(huán)境適應(yīng)性研究與考核的理想地點(diǎn)。為了模擬裝備在沿海、島礁及艦船上的實(shí)際使用情況，可以建立離海岸100～400 m 不同距離的暴露場(chǎng)，也可在海上建立海洋平臺(tái)，在海洋平臺(tái)上設(shè)立暴露場(chǎng)、棚、庫(kù)等試驗(yàn)設(shè)施。試驗(yàn)場(chǎng)應(yīng)保證試驗(yàn)場(chǎng)空氣流通，陽光不受遮擋，周圍障礙物至暴露場(chǎng)邊緣的距離至少是該障礙物高度的3 倍以上，主風(fēng)向上方附近不應(yīng)有影響試驗(yàn)的污染源存在。試驗(yàn)的暴露場(chǎng)、棚、庫(kù)均應(yīng)配備相應(yīng)的氣象及腐蝕介質(zhì)檢測(cè)設(shè)備和裝置。

三、常見的海洋大氣自然環(huán)境試驗(yàn)方式

3.1 大氣暴露試驗(yàn)

3.1.1 戶外暴露試驗(yàn)

戶外暴露試驗(yàn)將試樣置于戶外自然大氣環(huán)境中，以考核或研究涂層體系環(huán)境適應(yīng)性，適用于主要為戶外使用的裝備的外露件或外露部分的涂層。除非為了模擬裝備的實(shí)際使用狀態(tài)，戶外暴露時(shí)一般采用面南45°角或當(dāng)?shù)鼐暥冉潜┞?，這樣可以使涂層試樣接受最大的太陽輻射量[17]。試驗(yàn)樣品為裝備實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，如果由于質(zhì)量太大無法固定在暴露架上，可將樣品置于水平臺(tái)架上暴露。戶外暴露試驗(yàn)架主要由支架和放置試驗(yàn)樣品的框架兩部分組成。支架為高低杠形式，前杠高度不低于0.5 m。框架尺寸一般為1100 mm×1000 mm，可安裝在支架上，并可方便取下。暴露架應(yīng)牢固、堅(jiān)實(shí)，確保試驗(yàn)樣品不搖擺或移動(dòng)。戶外暴露試驗(yàn)架制作材料應(yīng)耐大氣腐蝕，且不會(huì)對(duì)試驗(yàn)樣品產(chǎn)生影響。支架材料可選用涂鍍層保護(hù)的鋼材、不銹鋼等，框架可選用不銹鋼、鋁合金、硬塑料等。戶外暴露的平板試驗(yàn)樣品可采用陶磁夾持裝置整齊固定在試驗(yàn)架上。螺栓、緊固件等樣品采用1.5mm 直徑的電線綁定。不規(guī)則樣品綁定時(shí)應(yīng)確保樣品最大截面與試驗(yàn)架平面平行，綁定遮蓋的面積應(yīng)盡量少。樣品安裝與固定過程中，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：樣品之間不得相互接觸、相互遮蓋或相互影響，應(yīng)確保雨水和腐蝕產(chǎn)物不會(huì)從一個(gè)試驗(yàn)樣品表面流向另一個(gè)試驗(yàn)樣品表面；試驗(yàn)樣品與暴露架應(yīng)絕緣，試驗(yàn)樣品與夾具之間接觸面積應(yīng)盡可能小；樣品標(biāo)識(shí)牌應(yīng)隨樣品懸掛，并確保懸掛牢固和不影響樣品；樣品應(yīng)分類上架，分區(qū)擺放，安放要牢固可靠，易于裝卸，且便于觀察；樣品安裝、固定、以及取樣檢測(cè)過程中，應(yīng)注意輕拿輕放，避免碰撞等損傷樣品表面。

3.1.2 棚下暴露試驗(yàn)

棚下暴露試驗(yàn)在試驗(yàn)棚內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)棚有頂棚遮蔽，四壁設(shè)置百葉窗。棚內(nèi)環(huán)境通風(fēng)，但不受陽光輻射，無淋雨，環(huán)境條件較戶外溫和，較庫(kù)內(nèi)環(huán)境更嚴(yán)酷。棚下暴露適用于可通風(fēng)艙室內(nèi)使用的涂層進(jìn)行試驗(yàn)。棚下暴露架一般為擱板式試樣架，兩層擱板之間的間距不小于0.2 m，以確?？諝饬魍?。制作試樣架的材料應(yīng)耐腐蝕，且不會(huì)對(duì)試樣產(chǎn)生影響?？蔀殇X合金、噴塑處理的鋼材或其他耐蝕材料。試樣架應(yīng)牢固、堅(jiān)實(shí)，以確保試樣不發(fā)生移動(dòng)或搖擺。棚下暴露試驗(yàn)樣品一般采用水平放置暴露的試驗(yàn)方式，暴露面朝上。如果有意考察迎風(fēng)面和背風(fēng)面的影響差異或模擬實(shí)際使用情況，也可采用垂直懸掛進(jìn)行暴露。試驗(yàn)樣品之間或試驗(yàn)樣品與可能影響試驗(yàn)樣品性能的材料之間不能直接接觸，一般采用絕緣材料制作的夾具、鉤子將其隔開。試驗(yàn)樣品與夾具之間的接觸面積應(yīng)盡可能小。

3.1.3 庫(kù)內(nèi)暴露試驗(yàn)

庫(kù)內(nèi)暴露試驗(yàn)在試驗(yàn)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)庫(kù)有頂棚遮蔽，四周為水泥墻壁，高處開窗。庫(kù)內(nèi)不受陽光輻射，無淋雨，環(huán)境條件較棚下環(huán)境和戶外環(huán)境溫和。庫(kù)內(nèi)暴露適用于室內(nèi)使用或艙室內(nèi)使用的涂層試驗(yàn)。室內(nèi)暴露試驗(yàn)采用的試樣架、樣品的放置方式與要求等與棚下暴露試驗(yàn)基本相同。

3.1.4 循環(huán)暴露試驗(yàn)

循環(huán)暴露試驗(yàn)是將試驗(yàn)樣品按照某種循環(huán)規(guī)則先后暴露于不同試驗(yàn)方式下進(jìn)行試驗(yàn)，是近年發(fā)展起來的試驗(yàn)方式。主要目的是為了模擬裝備及其產(chǎn)品在服役期間經(jīng)歷的不同環(huán)境條件，如裝甲車輛在戶外的使用和在車庫(kù)內(nèi)的停放，飛機(jī)的飛行和地面停放等[18]。對(duì)于涂層樣品，循環(huán)暴露試驗(yàn)可以采用戶外暴露、棚下暴露、庫(kù)內(nèi)暴露中的兩種或三種方式進(jìn)行循環(huán)。循環(huán)暴露試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要要素包括試驗(yàn)方式選擇、試驗(yàn)方式順序選擇、試驗(yàn)方式循環(huán)時(shí)間比例選擇等。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)為裝備及其產(chǎn)品在壽命期內(nèi)經(jīng)歷的環(huán)境剖面。循環(huán)暴露試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于試驗(yàn)的剖面與實(shí)際使用環(huán)境剖面更接近，試驗(yàn)結(jié)果更接近實(shí)際情況。這種試驗(yàn)方式尚處于發(fā)展階段，其最大的難處在于裝備及其產(chǎn)品在壽命期內(nèi)經(jīng)歷的各種環(huán)境條件的時(shí)間比例確定較為困難。

3.2 自然環(huán)境加速試驗(yàn)

3.2.1 跟蹤太陽暴露試驗(yàn)

跟蹤太陽暴露試驗(yàn)適用于主要由太陽輻射引起降解的涂層。暴露架由轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)控制，可跟蹤太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，從而強(qiáng)化太陽輻射的光效應(yīng)和熱效應(yīng)，加速涂層老化速度，加速倍率與朝南45°角戶外暴露試驗(yàn)相比，可達(dá)2～3 倍[6]。在跟蹤太陽暴露試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還發(fā)展出了跟蹤太陽反射聚能試驗(yàn)，就是在跟蹤太陽暴露架上加上反射系統(tǒng)，將太陽光聚焦反射到目標(biāo)區(qū)內(nèi)的試樣表面，進(jìn)一步增加太陽輻射量，可將涂層的加速倍率提高到6～12 倍[6]。

3.2.2 周期噴淋戶外暴露試驗(yàn)

該試驗(yàn)在暴露架上增加噴水裝置，定時(shí)向試樣噴水，增加試樣表面潤(rùn)濕時(shí)間，加速涂層的大氣腐蝕與老化。這種試驗(yàn)適用于由鹽、酸、濕度相結(jié)合而引起的降解[19]。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)材料的不同，噴淋頻率可以調(diào)節(jié)為每天數(shù)次到每周數(shù)次不等。噴淋液體也可將水換成一定濃度的鹽水等。

3.2.3 黑箱暴露試驗(yàn)

黑箱暴露試驗(yàn)用黑色箱體聚集熱量并起密閉作用，強(qiáng)化太陽輻射產(chǎn)生的熱對(duì)涂層的老化作用，使其快速老化，適用于溫度升高會(huì)大大提高降解速率的涂層，如裝甲車輛、坦克等外部使用涂層[20-21]。黑箱表面染成黑色，內(nèi)部充滿空氣，可以起到聚集熱量和保溫的作用。試驗(yàn)時(shí)黑箱安裝在支架上，朝南5°放置，支架最低點(diǎn)高出地面0.50 m 以上。

四、結(jié)語

軍用涂層自然環(huán)境試驗(yàn)方法經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了一系列可喜成就，但仍存在需要解決的問題。一是一些設(shè)計(jì)人員還存在一定的認(rèn)識(shí)不足的問題，往往認(rèn)為只要按國(guó)標(biāo)、國(guó)軍標(biāo)通過各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)、“三防”試驗(yàn)等考核，就不會(huì)有問題了。二是與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)相比，軍用涂層的自然環(huán)境試驗(yàn)時(shí)間仍相對(duì)較長(zhǎng)，特別是隨著各種綜合性能更為優(yōu)異的涂層的不斷出現(xiàn)，這一問題更加突出。為此，須將自然環(huán)境試驗(yàn)作為一項(xiàng)長(zhǎng)期系統(tǒng)工作進(jìn)行，形成良性的“迭代式”發(fā)展，即新的涂層體系出現(xiàn)后，能有效利用相似涂層體系長(zhǎng)期試驗(yàn)積累的數(shù)據(jù)，通過短期試驗(yàn)外推新涂層長(zhǎng)期的試驗(yàn)結(jié)果。此外，發(fā)展自然環(huán)境加速試驗(yàn)技術(shù)，也是一種有效的解決方法和重要的發(fā)展方向。特別是在暴露設(shè)計(jì)缺陷、篩選涂層工藝等方面，自然加速試驗(yàn)具有廣泛的應(yīng)用前景，但在其試驗(yàn)結(jié)果與戶外暴露試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性，消除季節(jié)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響等方面，還須進(jìn)行深入研究。

五、夢(mèng)能服務(wù)與支持

1、免費(fèi)樣品

如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用，請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項(xiàng)目：驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。

用于維修項(xiàng)目：驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補(bǔ)：提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。

申請(qǐng)用量：在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。

2、免費(fèi)打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試，請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷部，由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)

夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購(gòu)買通道

零售：購(gòu)買50kg以內(nèi)，線上購(gòu)買，抖店直接下單購(gòu)買。

工廠業(yè)務(wù)：長(zhǎng)期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測(cè)、開具13%專用發(fā)票

貿(mào)易、代理：提供代工業(yè)務(wù)支持，項(xiàng)目保護(hù)。

業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院：提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、施工方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。

涂裝施工：提供解決方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。