电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层耐腐蚀性能研究进展

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中具有巨大的应用潜力。简述了Zn-Al伪合金涂层电弧喷涂制备工艺的特点;介绍了Zn、Al、Zn-Al合金及Zn-Al伪合金涂层在模拟海洋环境下的腐蚀防护原理;在此基础上从组分、喷涂工艺参数(喷涂距离、喷涂电流和喷涂电压)、元素掺杂(Mg、Si及Re)及后处理工艺(封孔、激光重熔)等角度,论述了其对Zn-Al伪合金涂层耐蚀性的影响;讨论了Zn-Al伪合金涂层防腐体系在桥梁、海洋钢结构件、地下运输管道中的应用现状;最后总结了目前研究工作中存在的挑战,提出了电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层尚需深入研究的重点问题,为提高钢铁材料使用寿命提供了参考。

烧结NdFeB磁体表面Zn-Al/T8超疏水复合涂层的显微组织及耐蚀性

为提升烧结NdFeB磁体的耐蚀性,采用旋涂法和等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备Zn-Al/T8(2-全氟辛基乙基丙烯酸酯)超疏水复合涂层。结果表明,Zn-Al涂层主要由片层状的Zn和Al相组成,厚度大约为28μm。Zn-Al/T8复合涂层的接触角达到151.78°,而滚动角仅为5.13°,说明Zn-Al/T8复合涂层可提供一个超疏水表面。Zn-Al涂层和Zn-Al/T8复合涂层对烧结NdFeB的磁性能均无显著影响。Zn-Al涂层通过牺牲阳极来提高NdFeB磁体的耐蚀性,而Zn-Al/T8复合涂层通过超疏水表面进一步提升耐蚀性。Zn-Al/T8复合涂层较Zn-Al涂层具有更好的耐盐雾性能。Zn-Al/T8超疏水复合涂层是一种非常有前途的烧结NdFeB磁体保护涂层。

热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气环境中的腐蚀行为研究

目的 为详细研究热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气下的腐蚀行为及作用机理,同时为热浸镀Zn-Al-Mg镀层在湿热海洋大气环境中服役提供数据参考。方法 采用腐蚀失重、XRD、SEM、电化学等测试方法对热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气环境下的腐蚀行为进行研究。结果 腐蚀产物主要由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O组成,腐蚀一段时间后,发现少量ZnO、Zn_(5)(OH)_(6)CO_(3),腐蚀产物具有与锌腐蚀类似的层状结构,1 848 h呈“三明治”型,相比于上下两层暗色物质,中层亮色腐蚀产物富集更多的Cl元素。热浸镀Zn-Al-Mg镀层腐蚀速率大体随时间延长呈上升趋势,只在672~840 h腐蚀速率下降,对比镀锌在模拟环境和锌在湿热大气环境中的腐蚀,热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气中表现出较好的耐蚀性。结论热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气下腐蚀产物演变与腐蚀过程中Mg的参与有关。腐蚀672~840h阶段腐蚀速率下降的原因与腐蚀产物中ZnO的减少和Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O占比增加有关。对比镀锌在模拟环境和锌在湿热大气环境中的腐蚀,预测热浸镀Zn-Al-Mg镀层在严酷湿热海洋大气中仍具有较高的耐蚀性,可以优先考虑作为湿热海洋环境的建设用材。

LPSO相调控对ECAP挤压Mg-Y-Zn-Al合金组织和力学性能的影响

针对含18R-LPSO相铸态Mg-Y-Zn系合金塑韧性差、变形后力学性能提高有限的问题,研究了固溶、铸态+ECAP挤压和固溶+ECAP对Mg-3.74Y-1Zn-0.5Al(at%)合金力学性能的影响。结果表明,固溶处理诱发18R→14H-LPSO相转变、Al(Y,Zn)相化合物颗粒破碎细化,改善了合金的塑性,但强度几乎不变。铸态+ECAP挤压导致18R-LPSO和Al(Y,Zn)相破碎,并诱发大量α-Mg晶粒发生再结晶。固溶+ECAP挤压使14H-LPSO相弯曲或扭折变形、细小Al(Y,Zn)颗粒均匀分散,仅少数α-Mg晶粒发生再结晶,其强度、塑韧性远高于铸态+ECAP挤压合金的。良好强度、塑韧性匹配的14H-LPSO相的大量形成、α-Mg基体再结晶被抑制及细小Al(Y,Zn)颗粒的均匀分散是其性能提高的主要原因。

Ce对Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性能的影响

为了考察Ce含量对热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的组织和耐腐蚀性能的影响,采用SEM、EDS、XRD等方法对镀层的形貌、组织成分及物相进行了观察分析,结合盐雾试验对腐蚀产物形貌、组成及含量以及去除腐蚀产物后的镀层形貌进行了分析,并进一步通过电化学测试考察了不同镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。结果表明,Zn-5Al-1.5Mg-xCe (x=0, 0.05, 0.10, 0.25,质量分数,%)合金镀层的组织由富Zn相、富Al相和Zn/Al/MgZn_(2)(或Mg_(2)Zn_(11))三元共晶组织组成,少量Ce的加入增加了镀层中三元共晶组织的比例。Ce可以减薄镀层,细化富Al相,提高镀层的均匀性。当Ce添加量为0.10%时,细化效果最好。另外,Zn-5Al-1.5Mg-0.10Ce合金镀层的耐腐蚀性能最好,是Zn-5Al-1.5Mg合金镀层的2.6倍左右。Ce提高了镀层的均匀性,减少了局部腐蚀,提高了Zn_5(OH)_8Cl_(2)·H_(2)O腐蚀产物保护层的均匀性和致密性,从而提高了镀层的耐腐蚀性能。

热处理对压铸Mg-Zn-Al-Mn合金组织及性能的影响

采用压铸成形工艺制备Mg-Zn-Al-Mn合金,研究不同热处理工艺对压铸Mg-Zn-Al-Mn合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,压铸态合金采用直接时效处理时,在190℃下直接时效5 h,合金强度达到峰值,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为236 MPa,149 MPa和7.3%。经过固溶处理后,过饱和固溶度提升,大部分第二相颗粒在固溶过程中溶解进镁基体中,即有更大的第二相脱溶析出驱动力。335℃×4 h+190℃×5 h时合金力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为243 MPa,167 MPa和5.1%。浸泡试验表明,经过T6处理后的合金具有最好的耐浸泡腐蚀性能,电化学试验结果显示,T6处理合金具有最小的腐蚀电流密度和最大的高频阻抗弧半径,表明其具有最优的耐腐蚀性能。

Zn-Al共掺杂和形貌调控制备LiMn_(2)O_(4)正极材料及其电化学性能

采用固相燃烧法在不同焙烧温度(600、650、700和750℃)下制备了LiZn_(0.05)Al_(0.03)Mn_(1.92)O_(4)正极材料,采用XRD、SEM、XPS对其进行了表征,通过循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试了其电化学性能。结果表明,Zn-Al共掺杂和焙烧温度未改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,正极材料的结晶性随焙烧温度(<750℃)的升高而增加,650℃及以上时形成了较多包含高暴露(111)晶面、小面积(110)、(100)晶面的截断八面体形貌晶粒,但750℃时正极材料发生部分分解。焙烧温度650℃的样品(LZAMO-650)表现出最佳的电化学性能,在5 C和10 C倍率下,初始放电比容量分别为101.3、99.9 mA·h/g,循环1000圈后容量保持率分别为81.5%、74.3%;LZAMO-650样品极化作用较小,有较好的循环可逆性,具有较低的电荷转移阻抗(R_(ct)=132.14Ω)和较大的锂离子扩散系数(DLi^(+)=3.65×10^(–16)cm^(2)/s)。Zn-Al共掺杂和形貌调控改性LiMn_(2)O_(4)正极材料有效抑制了Jahn-Teller效应,形成的截断八面体颗粒形貌降低了Mn的溶解,同时提供了更多的Li^(+)迁移三维通道,从而改善了材料的电化学性能。

火焰喷涂纯锌和Zn-Al合金涂层的耐腐蚀性能

在6061-T6铝合金表面制备了火焰喷涂纯锌、Zn-15Al合金和Zn-30Al合金涂层,研究了不同涂层的微观形貌、耐中性盐雾腐蚀性能和电化学性能。结果表明:纯锌、Zn-15Al合金和Zn-30Al合金涂层截面结构致密,孔隙率依次降低,与基体呈机械结合;经中性盐雾腐蚀后,纯锌、Zn-15Al合金与Zn-30Al合金涂层的腐蚀质量增加和腐蚀速率依次减小,Zn-30Al合金涂层表现出最好的耐中性盐雾腐蚀性;在人工海水溶液中,3种涂层的开路电位均低于铝合金基体,可以对基体进行牺牲阳极保护;相比纯锌涂层,Zn-15Al合金和Zn-30Al合金涂层的自腐蚀电流密度更小,自腐蚀电位更高,腐蚀速率更小,腐蚀倾向更低;随着浸泡腐蚀时间延长,Zn-15Al合金涂层的耐腐蚀性能无显著变化,Zn-30Al合金涂层的耐腐蚀性能逐渐增强。Zn-30Al合金涂层表现出最好的耐电化学腐蚀性。

机械镀Zn-Al合金镀层的耐腐蚀性能研究

为了增强机械镀镀层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,以含铝5%(质量分数)的Zn-Al合金粉为原料,在Q235钢材基体表面制备了Zn-Al合金镀层。利用扫描电镜(SEM)表征了合金镀层的截面和断面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了合金镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为;通过中性盐雾腐蚀实验分析了合金镀层的耐蚀性,并采用XRD分析了镀层的盐雾腐蚀产物。结果表明,Zn-Al合金镀层由葫芦状的Zn-Al合金颗粒交错互嵌堆积而成,镀层颗粒之间以类似隼接的连接方式搭接“卡锁”;与机械镀Zn层相比,Zn-Al合金镀层的腐蚀电位正移了209 mV,腐蚀电流密度仅为纯Zn镀层的7.1%左右,极化电阻为纯Zn镀层的14倍;Zn-Al合金镀层的容抗弧半径明显大于纯Zn镀层的弧半径,且Q_(dl)较纯锌层减小;纯Zn镀层出现白锈和红锈的时间分别为24和362 h,而Zn-Al合金镀层出现白锈和红锈的时间为48和504 h。Zn-Al合金镀层的耐中性盐雾腐蚀性能明显优于纯Zn镀层,合金镀层对电荷转移具有更好的抑制作用,且Zn-Al合金镀层的腐蚀产物结构致密,可增强物理屏蔽功能。

Al和RE对Zn-Al合金镀层组织和耐蚀性的影响

采用烘干溶剂法在Q235钢表面获得Zn-(0.02~5)%Al和Zn-5%Al-0.05%RE(质量分数)合金镀层,用光学显微镜和扫描电镜观察合金镀层的宏观形貌和表面、断面组织形貌,用能谱仪分析合金镀层的合金元素分布,分别用中性盐雾实验和全浸腐蚀实验研究合金镀层的耐腐蚀性能。结果表明,锌浴中Al的质量分数为0.02%时,Zn-Al合金镀层的光亮度最好,随着Al含量增加光亮度下降;Zn-Al基合金镀层中,从外层的η相到接近钢基体的T相中,Zn含量逐渐减少,Fe和Al含量逐渐增加;随着镀浴中Al含量增加,热浸镀Zn-Al合金镀层的腐蚀速率减小;添加稀土元素能提高Zn-Al合金镀层的耐腐蚀性能。

Al和Si对热浸Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性的影响

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、透射电子显微镜、全浸腐蚀及中性盐雾腐蚀试验等方法,对比研究Zn-0.5Al-1.5Mg、Zn-2Al-1.5Mg和Zn-2Al-1.5Mg-0.3Si(质量分数,%)合金镀层的组织与性能,探讨Al和Si对热浸Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明:三合金镀层的组成相是Zn相、Al相和Mg Zn2相;Zn-0.5Al-1.5Mg合金镀层由块状富Zn相和晶界Zn+MgZ n2二元共晶组织组成,Zn-2Al-1.5Mg合金镀层由块状富Zn相和晶界Zn+Al+MgZ n2三元共晶组织组成,Zn-2Al-1.5Mg-0.3Si合金镀层由块状富Zn相、晶界Zn+Al+Mg Zn2三元共晶组织和针状相Mg2Si组成;Al、Mg和Si主要分布在晶界,Al和Si有细化镀层晶粒作用,添加Si能提高Zn-Al-Mg合金镀层的耐腐蚀性能。

热浸Zn-Al-Mg和Zn-Al-Mg-Si合金镀层的组织与耐腐蚀性

对比研究热浸镀Zn-0.5Al-1.5Mg、Zn-2Al-1.5Mg和Zn-2Al-1.5Mg-0.3Si合金镀层组织与耐腐蚀性。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪分析了合金镀层的组成相和显微组织,用全浸腐蚀试验和中性盐雾试验表征了合金镀层的耐腐蚀性能。结果表明:Zn-Al-Mg和Zn-Al-Mg-Si合金镀层主要由Zn相、Al相和Mg Zn2相组成;合金镀层主要含有Zn+Mg Zn2二元共晶组织和Zn+Al+Mg Zn2三元共晶组织;Al和Si有细化镀层晶粒作用,添加Si能提高Zn-Al-Mg-Si合金镀层的耐腐蚀性能。

热喷涂Zn-Al合金防腐涂层技术的研究进展

热喷涂Zn-Al合金涂层技术是一项新发展起来的防腐技术。介绍了近年来分别利用火焰喷涂技术和电弧喷涂技术制备Zn-Al合金涂层及其喷涂材料的研究应用现状,分析了涂层的形成及其耐蚀机理,并展望了热喷涂Zn-Al合金涂层技术的发展趋势。

热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究

目的 研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。方法 采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。在0~540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn_(6)Al_(2)(OH)_(16)CO_(3)·H_(2)O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_(0.70)Al_(0.30)(OH)_(2)(CO_(3))_(0.15)·x H_(2)O、Zn_(0.71)Al_(0.29)(OH)_(2)(CO_(3))_(0.145)·x H_(2)O等组成,其对涂层孔隙进行填充。相对于初始涂层,180、360、540 d腐蚀后,涂层的极化电阻增加1个数量级,自腐蚀电位增加了约200 m V,自腐蚀电流密度降低至30%左右。结论 该Zn-Al合金涂层在腐蚀后保持较低且稳定的腐蚀速率,具有较好的耐腐蚀性能,致密且黏性的腐蚀产物对涂层孔隙起到了自封闭作用,显著提高了涂层的耐蚀性。

Zn-Al水滑石催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应的研究

用共沉淀法制备了Zn-Al水滑石,并用于多相催化酯交换合成碳酸二苯酯的反应.研究了不同n(Zn)/n(Al)比的水滑石及其焙烧产物等对酯交换反应的催化活性.结果表明,Zn-Al水滑石催化剂对该反应的催化活性和选择性很高,当n(Zn)/n(Al)=3时,在150～180℃,n(PhOH)/n(DMC)=2,催化剂用量为反应物总质量的1.5%,在反应时间为12h的条件下,DMC的转化率达到55.9%,DPC和MPC的收率分别为25.3%和27.0%,酯交换产物的选择性达到93.6%.利用XRD,TG-DTA和TEM等手段对催化剂进行了表征.

电弧喷涂Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材及其涂层的制备

在前期研发出Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材制备新型防腐涂层技术的基础上,提出了采用Zn-Al合金带材包覆复合粉末的新工艺制造Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材,设计制造了Al质量分数分别为2%,5%,8%的系列Zn-Al合金带材,测试了带材的硬度、拉伸强度和伸长率等力学性能指标,并和国外新近研制的Zn-Al合金带材(A220)展开对比;研究粉芯丝材的制造工艺。结果显示,选用的带材中Zn-2Al带和A220带材能够满足粉芯丝材的生产要求。利用研制的粉芯丝材进行电弧喷涂实验,发现这两种丝材的喷涂稳定性都较好,制备的涂层较致密,层状组织特征明显,时间电位曲线显示两种涂层均表现出较强的耐蚀性能,在实验后期,两者的电极电位趋于一致。

高速电弧喷涂Zn-Al和Zn-Al-Mg-RE涂层在模拟海洋环境中的耐腐蚀性能

采用高速电弧喷涂技术在Q235钢表面制备了Zn-Al和Zn-Al-Mg-RE涂层,通过全浸泡试验、阻抗谱、动电位极化分析了Zn-Al和Zn-Al-Mg-RE涂层在模拟海洋环境中的耐腐蚀性能。结果表明:在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,Zn-Al和Zn-Al-Mg-RE涂层具有良好的耐腐蚀性能,且Zn-Al-Mg-RE涂层的耐腐蚀性能优于Zn-Al涂层;Zn-Al-Mg-RE涂层中的稀土元素增加了涂层腐蚀时产生的钝化膜的致密性,阻碍涂层被腐蚀介质腐蚀。

Zn-Al系列高速电弧喷涂层电化学防腐性能研究

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术制备高Al 含量的 Zn 26 %Al 涂层。通过电化学的方法测试涂层在5 %NaCl溶液下的腐蚀行为,并与由实芯丝材纯 Zn、纯 Al 及 Zn 15 %Al 所制备的涂层作比较。结果表明:Zn 26 %Al 涂层在电解质溶液中表现出更优越的防腐性能。动电位极化测试结果说明 Zn Al 涂层随着 Al 含量的增加,其耐蚀性也提高。纯 Al 涂层的电化学腐蚀行为与其它涂层有明显差异,其腐蚀机理类似于点蚀。

Zn与Al质量比对Mg-Zn-Al三元镁合金铸态组织和凝固行为的影响

研究了Zn与Al质量比对Mg-Zn-Al三元镁合金铸态组织和凝固行为的影响。结果表明:Zn与Al质量比小于2的实验合金主要由α-Mg+Mg32(Al,Zn)49相组成,且随着Zn与Al质量比的增加,实验合金中第二相的数量逐渐减少,同时其分布由连续网状逐渐向断续状转变;Zn与Al质量比大于2的实验合金则主要由α-Mg+Mg32(Al,Zn)49+MgZn相组成,且随着Zn与Al质量比的增加,实验合金中第二相的数量逐渐增加,同时其分布由断续网状逐渐向颗粒弥散状转变;此外,Zn与Al质量比小于2的实验合金的第二相转变开始温度和峰值温度基本上高于Zn与Al质量比大于2的实验合金,从而导致第二相转变过程中不同相变的发生和第二相类型的不同。

Zn-Al合金在长江水中的耐蚀性研究

研究了Zn、Al及Zn -Al合金在不同温度条件下的长江水和自来水中的腐蚀性能及电极电位变化规律 ;同时对锌、铝、锌铝合金在长江水和自来水中的平均腐蚀率进行了测定 .结果表明 :不论是在长江水、自来水中 ,Al很容易产生孔蚀 ,防腐性能较差 .Zn的腐蚀率太高 ,而Zn -Al合金电极电位和腐蚀率都较低 ,耐蚀性能最好 .