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3.稀土在防腐蚀涂层中的应用

金属材料的腐蚀不仅带来巨大的经济损失，同时还导致生态环境的破坏。全世界每年因腐蚀而报废的钢铁设备相当于钢产量的30%，因腐蚀造成的停产、效率降低、成本增高、产品污染和人身事故等间接损失更为惊人，可见腐蚀问题已经成为急待解决的问题。电弧喷涂长效防腐是目前最受重视的热喷涂技术之一，有着重要的应用领域。日本公布了在日本沿海进行的不间断海水环境下的浸蚀和腐蚀现场试验结果，电弧喷涂铝涂层的防护性能达到了A级[12-13]。目前铝涂层和锌涂层是金属构件腐蚀防护的主要材料之一，它作为牺牲阳极，起到阴极保护作用，而且能使金属制品与外围腐蚀介质隔离，防止腐蚀发生。通过对含有稀土元素的几种铝和铝合金材料的电弧喷涂层的防腐性能进行测试，表明加入稀土可以有效地改善涂层的性能。这主要是由于稀土不仅可以细化晶粒，改善合金的抗蚀能力，而且可以提高涂层结合强度，降低孔隙率，使孔隙变细小。涂层孔隙率的降低对提高涂层的耐腐蚀能力有重要的作用[14]。实际应用中，涂层孔隙的存在减弱了涂层的隔离作用，腐蚀介质会从孔隙穿过涂层到达基体，发生涂层下腐蚀。当钢铁构件全部覆盖涂层后，在涂层寿命经验公式T=0.64d/S(T为设计寿命，年；d为涂层厚度，μm；S为裸露钢铁面积百分数)中，S取决于涂层的孔隙率，涂层孔隙率降低，S数值减小，涂层寿命延长。于兴文，等[15]报道了稀土元素对铝合金表面转化膜的耐腐蚀作用。在铝合金表面形成稀土转化膜，抑制了氧和电子在铝合金表面与溶液之间的扩散和迁移，使腐蚀的动力消失，能起到更好的钝化保护作用。文九巴，等[16]对富Ce混合稀土铝合金的热浸镀渗工艺及渗铝后的耐腐蚀性进行了实验研究，结果表明：稀土对于热浸镀渗铝具有良好的催渗作用，钢表面热浸镀渗稀土铝后，具有良好的耐腐蚀性，其中含013%的富Ce混合稀土的铝合金具有更好的耐腐蚀性，其耐腐蚀性2～3倍于纯铝。环氧树脂有优异的附着力、柔韧性以及较好的耐腐蚀性，但其耐酸性及耐有机溶剂性差、吸水率高等弱点限制了其应用，可加入酚醛树脂对环氧树脂基体进行改性。酚醛树脂的加入使两种树脂的活性官能团间产生交联反应，所得改性涂膜既有环氧的附着力强、柔韧性大、抗碱性好的优点，又具有酚醛树脂的耐水性、耐溶剂性和耐酸性优良的特点。在环氧树脂粉末涂料的基本配方基础上，添加稀土元素，由于稀土元素一般易失去3个电子，呈正三价，其反应活性极高，是参加反应的高活性剂，也是自身催化剂，而与树脂反应后所得化合物键能极强，因此树脂的耐热、耐磨、耐腐蚀等性能能得到进一步提高[17]。该类涂料由腐蚀抑制剂(稀土化合物)和能产生中性至微酸性的填料所组成。将腐蚀抑制成分与其他成分(如填料、氨基酸和氨基酸衍生物、凝胶和凝胶衍生物、有机交换树脂及其组合)相结合，可提高所得涂膜的耐腐蚀性，对底材(如金属，包括铝和铝合金)附着力好，例如用环氧聚酰胺、分散剂、2-丁醇、高岭土和硝酸铈制备的涂料，具有良好的腐蚀抑制性。

4.稀土在耐高温涂层中的应用

改善材料的耐高温氧化性仅从材料本身考虑往往是不够的，实践证明，高温材料本身要做到既有好的高温强度，又具备优良的抗氧化、耐腐蚀性能十分困难，而研制和使用耐高温涂层，其经费要比耐高温材料低得多。近年来，人们研究了各种耐高温涂层，已经得到了很大的发展，从传统的铝化物涂层到热障涂层，从单层涂层到多层涂层[19]。耐高温涂层的涂覆方法很多，不同类型的耐高温涂层有不同的制备方法(见表1)。