基于封孔处理的陶瓷涂层微孔渗水问题浅析

张 昭

（海军装备部，湖北 武汉 430060）

1 引言

为避免铜质阀件在海洋环境下的电化学腐蚀，现阶段采取在阀体进口端面喷涂陶瓷涂层进行电绝缘防腐已成为一种通用的处理措施。为此陶瓷涂层喷涂质量的直接影响着阀件的防腐蚀性能。为此在阀件喷涂涂层后，一般会结合阀件的使用压力，开展密性试验。笔者在对某型阀件陶瓷喷涂后进行内场水压力试验时发现，阀体密封面凸台以及安装法兰的陶瓷涂层表面存在微孔渗水情况，发现问题后，经对同批次其他阀件进行逐件检查，均存在不同程度的渗水问题。

2 原因分析

发现问题后，经对陶瓷涂层技术指标及喷涂工艺进行梳理，比对问题现象，分析可能影响陶瓷涂层性能的主要指标共有3项。分别是涂层厚度、孔隙率、结合强度和密封性。具体关联因素见表1。

表1 陶瓷涂层水密性主要关联因素

3 试验解析及定位

针对每项关联因素，开展试验与验证进而对渗漏问题形成原因进行定位。

3.1 涂层厚度

使用测厚仪对故障件产品与合格件产品上的陶瓷涂层厚度进行检测并比对发现，所有通海阀密封部位陶瓷涂层厚度在373～450μm，均在指标要求的350～450μm范围内，其他部位（法兰斜面、法兰外圆面、法兰背面）陶瓷涂层厚度在270～480μm，均在技术协议要求的250～500μm范围内，其中故障件通海阀涂层厚度在383～450μm，合格品通海阀密封面陶瓷涂层厚度在373～446μm。比对两类通海阀的密封面厚度无明显差异，可排除涂层厚度导致通海阀渗水。

3.2 结合强度

参照GB/T 8642-2012，在实际产品凸台密封面上整体进行结合强度测试。对故障件通海阀凸台整体、合格通海阀凸台整体进行了结合强度的试验，试验结果为：样件1密封凸台结合强度为21.56MPa，样件2密封凸台结合强度为21.74MPa，均满足指标要求的结合强度≥20MPa的要求。

3.3 孔隙率

根据带陶瓷绝缘涂层黄铜通海阀涂层指标要求，孔隙率≤1.5%。依据GB/T 17721-1999《金属覆盖层 孔隙率试验——铁试剂试验》，铁试剂法即通常所说的蓝点法用以验证涂层是否存在贯通性的孔隙。

通过对故障件采取蓝点检测的方法对比发现，故障件涂层封孔存在贯穿至基材的空隙；封孔处理试样的腐蚀试剂中有变色现象。为此可以初步判断涂层封孔可能为泄漏的原因。

4 故障再现及验证

在进行上述大量对比试验后，基本判断产品故障的原因是在处理陶瓷涂层最后封孔工序时不合格，导致陶瓷涂层封孔不彻底，存在贯穿性孔隙，导致涂层透水。初步判断为在封孔时，未控制封孔剂质量，使用了流动性不够、粘度过高的封孔剂，导致封孔不彻底。根据封孔工艺的要求，封孔剂允许的粘度范围为3mPa·s～6mPa·s，在此粘度范围内可以保证其流动性及渗透性；若使用粘度过大的封孔剂，封孔剂不能有效进入涂层底层的孔隙，导致封孔效果不佳，受压后凸台内侧面出现轻微渗水。

在此基础上开展故障再现试验，采用粘度过大封孔剂和正常封孔剂对同批次喷涂的陶瓷涂层进行封孔操作并进行对比试验验证。

模拟采用粘度过大和合格封孔液进行封孔处理后，基本再现了通海阀陶瓷涂层出现故障的状态：使用粘度过大的封孔剂，导致涂层封孔效果不佳，最终导致工件试压后凸台侧面出现轻微渗漏。

采用规定粘度的封孔剂按规定工艺进行重新封孔处理后，试验结果显示可以有效杜绝冒汗及渗水现象。

5 结论

瓷涂层喷涂工艺的封孔处理，需作为特殊过程进行严格过程控制，对封孔剂粘度进行重点控制，必要时开展定期检验或抽检，以保障封孔实施的有效性。