基于海洋环境金属防腐蚀的专利技术分析
彭春玉
（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东 广州 510000）
摘 要： 文章从中国专利申请的角度出发，对基于海洋环境中的金属防腐蚀技术的创新现状进行了深入分析，并对相关技术进行了介绍。
关键词： 金属腐蚀；海洋环境；专利
1 概述
腐蚀是金属材料和环境相互作用所产生的一种自然现象，然而海洋环境是一个特定的极为复杂的腐蚀环境。海洋大气中含有较多的海盐料子；海水是一种强电解质溶液，对材料的腐蚀作用因海洋环境的不同有很大差异，海底沉积物环境与普通的土壤腐蚀也大不相同[1]。海上装备和工作设施用到的金属材料尤其是钢铁，在海洋环境中受到的腐蚀破坏问题不容忽视，许多相关领域的企业或科研院所均进行了研究，并且进行了专利申请。而针对海洋腐蚀的防护用的最多的是电化学防护方法，有关电化学金属腐蚀防护的专利申请的国际专利分类号主要集中在C23F13/00，本文数据通过在国家知识产权局专利局的专利检索与服务系统中的中国专利文摘数据库（China Patent Abstract Database，简称“CNABS”）及德温特世界专利索引数据库（简称：DWPI）中海洋腐蚀与防护领域的专利申请，根据国际专利分类号分布，主要以分类号C23F13/00（用阳极或阴极保护法的金属防腐蚀）为检索入口结合关键词进行统计分析，检索结果主要涉及发明专利申请。
2 专利申请概况及分析
有关海洋腐蚀防护的专利申请，作者在CNABS和DWPI专利数据库中进行了检索和统计。通过对申请人所属地区统计发现，专利申请量最大国家为日本共165件，其次是中国128件，接着是英国69件、美国46件、法国33件、德国27件，其余国家则相对较少。由此可以看出，关于海洋的金属腐蚀防护在日本申请量最大，中国次之。日本属于岛国，处于海洋包围的环境，其海洋环境的腐蚀相对较为严重，因此该国在该方面的研究与其他国家相比相对较大。本文针对全世界在中国就海洋环境腐蚀的防护申请的专利进行分析。截止2017年12月31日，该领域全世界的相关申请共587件（已排除同族类申请），其中在中国申请共180件，通过进一步筛选后最终提取出103件。本文所做的相关统计和分析均基于这103件专利申请文件。图1为该领域国内申请人和国外申请人在中国申请量的时间分布图，从图中可以看出国内申请人在该领域的申请量从2000年后处于快速攀升状态，相比之下国外的申请量（即国外申请人在中国申请量）则一直处于较低水平。
图1 国内外申请人专利申请量的时间分布
2.1 国内外申请人地域分布
由于所涉及103件均为在华专利申请，因此国内申请人的申请量占绝大多数。通过对国内各省份的专利申请量进行分析，发现大部分申请都集中在沿海的省份的沿海城市，产生如此大的地域差异性，与海洋环境腐蚀发生地域具有密不可分的关系。
2.2 国内外主要申请人
在该领域的重要申请人当中，中国海洋石油总公司及中国船舶重工集团公司第七二五研究所占有绝对的优势，而其它公司，如钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所、大连科迈尔防腐科技有限公司也有较多的研究。
1)完善已有的交通状况信息。包括与出租车公司或者公交公司合作，安装GPS进行数据回传；通过交通部门的流量监测系统获取最新的交通事故信息、道路施工信息等；通过数字广播或以UGC的方式获取实时拥堵信息；对当前信息的产生、消亡及时进行更新。
通过统计国内海洋金属防腐蚀所有申请的主分类号并剔除其中的噪音，可以发现，绝大多数的申请被分入了阴极保护装置的结构部件或组件（C23F13/06）这一分类号及其下级点组的分类号下，主要涉及牺牲阳极用的材料（C23F13/14）、阴极保护所用的检测装置（C23F13/22）的研究。
图2 主要申请人
不难发现，企业（47件）及研究所（28件）为该领域的主要研发力量，由于海洋腐蚀多涉及于大型的设备及工作设施，对其的研究需投入较大的人力、物力及研究场地，普通大专院校及个人较难达到所需的研发条件。在所涉及的103件专利申请中，大专院校（16件）在专利申请量只占了不到16%，其中洛阳理工学院在该分类号下有5件发明专利申请，主要涉及牺牲阳极材料的研究；此外，还有少数的个人申请，主要也是涉及牺牲阳极材料方面。
株式会社日立制作所[3]开发的电防蚀系统及海水淡化装置，可以低成本及高效率地提高海水泵、海水淡化系统等的配管材料的耐蚀性，用于抑制通水用的配管的腐蚀，具有：电防蚀用的阳极电极，所述阳极电极由介于将配管的接头部分连接的凸缘部之间的两个绝缘垫片夹持成除一部分之外被覆盖，所述一部分从垫片露出而构成在配管的内部与水接触的水接触面；阳极电极用的端子，所述端子至少一部分由垫片夹持；直流电源，所述直流电源经由端子及电线与阳极电极和配管连接，使防蚀电流在配管的通水部中流动；第一密封构件，其密封凸缘部与垫片之间；第二密封构件，其密封垫片与端子之间或阳极电极与端子之间；以及第三密封构件，其密封连接器的外周。
3 基于海洋环境金属防腐蚀的专利介绍
北京科技大学[2]研究一种适合于深海环境中具有高电流效率的铝合金牺牲阳极。该牺牲阳极以铝为基体，加入锌、铟、锡、镁、钛合金元素，具体成分配比为（wt%）：锌4.0~6.0%，铟0.020~0.030%，锡0.05~0.10%，镁0.5~1.0%，钛0.05~1.0%，其中杂质铁<0.050%，铜<0.010%，余量为铝。采用真空冶炼的方法制备。在模拟深海环境中，测试得到该系列牺牲阳极的电流效率在92%以上，开路电位-1.05~-1.20之间，活化性能较好，溶解均匀，腐蚀产物易于脱落。可用于深海环境中金属构件的阴极保护。
3.1 以材料为特征的电极
基于海洋环境金属防腐蚀的专利技术的创新主要在以下几个方面：
梦想，是人生最不朽的财富。因为梦想，毛泽东才能做到天堑变通途；因为梦想，简·爱才能在卑微的现实中赢得珍贵的爱情；因为梦想，司马迁才能在受宫刑之大辱后坚持创作出了“史家之绝唱，无韵之《离骚》”的伟大著作《史记》。梦想的光芒是如此灿烂辉煌，像远方长明的灯塔，指引着我们在人生的航行中乘风破浪！
3.2 以结构为特征的防腐蚀系统
从比较优势理论角度来看，各国要素禀赋的差异导致的产品价格差异产生了国际贸易。凯恩斯的宏观经济理论提出收入变化将影响消费者的购买力，因此收入也是影响贸易需求的重要因素。根据需求弹性的相关定义和上述理论，中国乳制品进口需求主要受进口价格和消费者收入两方面的影响。假设将中国乳制品年进口量Q作为模型的因变量，将经济环境中影响乳制品进口的因素作为自变量，估计进口的需求价格弹性。
3.3 阴极保护装置的结构
福建炼油化工有限公司及中国科学院福建物质结构研究所二部[4]在碳钢冷却管内壁涂以一层有机涂层，在海水入口室安装一铝（或锌）牺牲阳极并以导线与冷却管连接。这样，当海水进入冷却管时，牺牲阳极和海水与冷却管组成一原电池。其中铝牺牲阳极电位低，成为电池阳极，逐渐转化为铝离子并释放出电子。原电池产生的电流（阴极保护电流）从阳极经海水进入冷却管之后，因管壁已有一层高电阻涂层，仅有小部分的电流分流到管口附近的管壁，大部分电流继续沿管轴流向管内深处并均匀地分流到管壁，使管壁各点都能得到阴极保护，有效地防止海水对管壁的腐蚀，解决了施加阴极保护时存在的阴极保护距离太短和阴极保护电流太大的问题。
中国舰船研究设计中心[5]提出了一种解决舰船螺旋桨污损问题的方法，包括如下步骤：（1）舰船系泊状态螺旋桨静止时，以舰船原有电解海水产生的次氯酸根离子[C1O]-和酰胺类胶体物质在螺旋桨桨叶表面，形成亚稳态的酰胺类胶体/[C1O]-聚集层，阻断海生动植物直接在螺旋桨桨叶表面的附着路径，使桨叶区域 [C1O]-浓度增加杀灭海生物；（2）舰船航行状态，螺旋桨旋转，流体产生的剪切作用导致附着在螺旋桨桨叶表面的亚稳态酰胺类胶体/[C1O]-聚集层及其表面聚集的杂质被剥离。本发明有效提高电化学防污技术效果，保护螺旋桨免受海生物的污损；同时，流体在螺旋桨表面的剪切作用剥离亚稳态酰胺类胶体/[C1O]-聚集层，避免海生物的附着。
4 结束语
本文从中国专利的视角出发，对基于海洋环境中的金属防腐蚀技术的创新现状进行了深入分析，并对相关技术进行了介绍，以期客观展现我国海洋防腐蚀领域的创新现状。从以上的分析可以看出：目前的研究主要集中在牺牲阳极用材料及防腐蚀系统的结构上，在未来的海洋腐蚀研究的方向上，我们期待有新的突破，提升我国海洋腐蚀研究的总体水平。
国际油价大幅上涨。前三季度，国际油价总体呈上升趋势，涨幅较大。监测数据还显示，WTI原油（普氏现货，下同）原油均价为66.50美元/桶，同比上涨31.0%；布伦特原油均价为71.70美元/桶，涨幅32.9%；迪拜原油均价69.62美元/桶，上涨31.6%；胜利原油均价64.07美元/桶，涨幅31.9%。
参考文献：
[1]侯保荣，等.海洋腐蚀环境理论及其应用[M].科学出版社，1999，2.
[2]北京科技大学.一种适合于深海环境中具有高电流效率的铝合金牺牲阳极[P].CN104060280B，2016－08－24.
[3]株式会社日立制作所.电防蚀系统、海水泵及海水淡化装置[P].CN104947117B，2018-01-30.
[4]福建炼油化工有限公司，中国科学院福建物质结构研究所二部.碳钢冷却器防海水腐蚀的方法与装置[P].CN1072280C，2001-10-03.
[5]中国舰船研究设计中心.一种解决舰船螺旋桨污损问题的方法[P].CN106347602B，2018-06-12.
Abstract: From the point of view of Chinese patent application，this paper deeply analyzes the innovation status of metal anticorrosion technology based on marine environment，and introduces the related technologies.
Keywords: metal corrosion；marine environment；patent
中图分类号： P76
文献标志码： A
文章编号： 2095-2945（2019）06-0028-02
作者简介： 彭春玉，汉族，硕士，审查员，助理研究员。
标签：金属腐蚀论文; 海洋环境论文; 专利论文; 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心论文;