电弧喷涂技术作为一种成熟的热喷涂方法,因其防护效果明显且成本低廉得到广泛应用。但是电弧喷涂涂层在喷涂和服役过程中残余应力对涂层的质量影响很大,尤其是在环境介质腐蚀过程中残余应力是导致失效的重要因素之一,结合涂层的制备、组织与性能的表征,依据盐雾腐蚀对涂层性能的影响,利用ABAQUS软件对涂层的残余应力进行研究,分析腐蚀过程中的影响因素对残余应力的影响规律,为减小涂层内部残余应力和提高涂层寿命提供了理论依据。制备涂层时选用Q235钢作为基体,选用Zn、Al和Zn-15Al丝材作为喷涂材料,采用拉拔法测定涂层结合强度作为评定标准,利用正交实验法确定了电弧喷涂工艺参数。涂层制备后利用盐雾试验考察涂层的耐蚀性能,经过腐蚀速率测定和宏观形貌观察,初期Zn涂层腐蚀速率最低,96h后Zn-15Al涂层腐蚀速率最低。电子探针微观形貌观察和XRD分析结果表明,Zn涂层表面腐蚀产物呈网状分布且含有一些孔洞,Zn-15Al涂层表面腐蚀产物排列致密,Al涂层表面含大量裂纹。经过288h的腐蚀后,涂层自封闭效果对比为:Zn-15Al涂层>Zn涂层>Al涂层。为了研究盐雾腐蚀对涂层内部结构的影响,利用电子探针和EDS元素扫描分析了不同腐蚀时间的Zn涂层和Zn-15Al涂层截面。涂层内部为层状结构且随机分布着球状孔隙,随着腐蚀时间增加,孔隙颜色加深且渗入大量Na元素。Zn涂层内腐蚀产物为Zn的氧化物、水合氢氧化物及氯化物,Zn-15Al涂层内腐蚀产物为Zn、Al的氧化物以及碱式碳酸盐类。Zn-15Al涂层中Al元素的存在使腐蚀产物更加致密,对涂层的自封闭效果更好。利用像素法对涂层孔隙率进行了测量,随腐蚀时间的增加,Zn涂层和Zn-15Al涂层孔隙率均升高,Zn涂层孔隙率高于Zn-15Al涂层,说明Zn涂层中腐蚀产物覆盖面更广。针对孔隙处的SEM观察得知,球状孔隙易发展成腐蚀坑,其周围萌生了大量裂纹,这是因为孔隙附近容易产生应力集中。利用ABAQUS有限元分析软件,模拟了腐蚀环境中含孔隙涂层内部的应力场。首先对涂层成型时的初始残余应力进行了模拟,模拟结果表明涂层中孔隙附近存在应力集中,垂直于厚度方向涂层内部为拉应力,涂层/基体界面处,基体也受到拉应力,在涂层和基体的界面处,存在应力突变。然后考虑涂层的腐蚀环境,选取涂层环境温度、对流换热系数、热膨胀系数和涂层厚度四个因素进行模拟分析。涂层环境温度升高利于降低涂层应力,但涂层环境温度高于100℃时,基体应力会大幅上升,故应将涂层环境温度控制在100℃以内。对流换热系数提高增大了涂层的温度梯度,小幅度增大了涂层应力。涂层热膨胀系数的影响主要体现在与基体热膨胀系数差异上,二者差异增大,涂层和基体内应力均增大。涂层厚度增加将导致涂层内部和界面处拉应力范围增大,考虑实际应用中涂层的防护效果,涂层厚度应控制在0.2mm-0.4mm之间。