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。

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。

Effect of Mischmetal on Oxidation Resistance of 55Al－Zn Alloy Hot Dip Coating

The effect of mischmetal addition on high temperature oxidation resistance of 55wt% Al43.4 wt% Zn-1 .6wt% Si alloy hot-dip coatings has been investigated. It is found that rare earth addition improves high temperature oxidation resistance of the coatings. The oxidation tests at 800℃, 100 h and 1000℃, 50 h show that the coating with addition of 0. 1 % RE has the best properties. The morphology of oxide scale and element distribution of coating section were analysed by SEM, EPMA and XRD. It is indicated that mischmetal addition improves the adhesion between oxide scale and coating substrate, and spalling resistance of the scale is also improved with the addition of RE. Additionally, RE controls the degeneracy speed of Al-content in the coatings and inhibits the growth of Fe-Al intermetallic compound. For this reason, higher Al-content is kept in all the coatings with RE addition.

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。

鳞片状Zn-Al基合金粉制备及其耐蚀性

以球形Zn-Al-Mg-Ce四元合金粉为原料,采用湿法球磨制备鳞片状Zn-Al-Mg-Ce合金,研究了三乙醇胺为助磨剂下球磨级配,球磨时间,球磨转速对片状粉体微观形貌的影响以及不同助磨剂对产品比表面积,粒径分布,水面遮盖率的影响。在最佳球磨条件下制备了鳞片状的Zn-Al,Zn-Al-Mg合金粉,测定了三种片状合金粉用于达克罗涂层的耐腐蚀性能。结果表明:磨球级配为C组,500 r/min下球磨9 h时粉体片状化程度较好。不同助磨剂所得产品的参数表明使用三乙醇胺和聚乙二醇为助磨剂,均能获得片状化程度好,粒径适当,且光亮度高的鳞片状合金粉。中性盐雾试验表明含Zn-Al-Mg-Ce片状合金粉涂层耐腐蚀性明显表现出高于其他两种,由Tafel曲线计算的腐蚀电流小于其他两者,证实了以其为涂层基体具有较优的耐腐蚀能力。

纳米ZrO_(2)/Zn-Al-C涂层在模拟地热水中的防腐性能

为提升环氧涂层的防腐性能,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改善纳米二氧化锆(ZrO_(2))颗粒的团聚,联合Zn-Al-C合金粉,制备改性纳米ZrO_(2)/Zn-Al-C环氧树脂复合涂层。利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征纳米ZrO_(2)改性前后的结构变化。结合电化学交流阻抗谱(EIS)和极化曲线(Tafel)分析复合涂层在模拟地热水环境中的腐蚀行为。结果表明:纳米ZrO_(2)表面成功接枝KH-550;复合涂层在模拟地热水中全浸泡720 h,其表面腐蚀结垢产物数量较原片明显减少;自腐蚀电流密度为6.113×10-10(A·cm-2),电化学性能良好。经改性后的环氧复合涂层,有效利用了纳米材料及金属材料的优越性能,其硬度及耐蚀性均得到显著提升,为环氧涂层在地热水环境中长期使用提供借鉴。

桥梁缆索用高强度Zn-10%Al-RE合金镀层钢丝耐蚀性能研究与应用

对桥梁缆索用高强度纯锌镀层、Zn-5%Al-RE合金镀层和Zn-10%Al-RE合金镀层钢丝的镀层组织及耐蚀性能进行了对比研究。研究结果表明,Zn-10%Al-RE合金镀层由于Al含量的提高,镀层中Zn-Al共晶相的比例较Zn-5%Al-RE合金镀层更大,且具有更多耐腐蚀的富铝相,说明其具有更好的耐蚀性能。从电化学分析和中性盐雾试验结果来看,纯锌镀层的自腐蚀电流密度约为Zn-10%Al-RE合金镀层的3倍,不同时间下的中性盐雾腐蚀失重为纯锌镀层的3.9~5.7倍,说明其在同一腐蚀环境中的耐蚀性能至少能够达到纯锌镀层的3倍以上。

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。

Ga对Al-Zn-In合金牺牲阳极电化学性能影响

采用电化学测试技术和原子光谱、电子探针等分析技术,研究了Ga对Al-Zn-In合金牺牲阳极电化学性能的影响,分析了Ga、In等元素在合金中的分布形态和在铝合金活性溶解过程中的作用.结果表明,在3%的NaCl溶液中Al-4%Zn-0.022%In-0.015%Ga牺牲阳极工作电位为-1039mV,电流效率为96.3%.随着Al-Zn-In-Ga阳极中Ga的增加,阳极工作电位负移、电流效率下降,孔蚀愈加严重.电子探针分析发现,在Al-4%Zn-0.022%In-0.015%Ga阳极中Ga均匀地固溶于合金中,而In在阳极表面产生局部富集.Al-Zn-In-Ga阳极由于In3+的活化作用,破坏了表面钝化膜,使电极电位负移,从而激活了Ga3+的活性,使得Ga3+、In3+、Zn2+等产生共同沉积,维持了阳极活性溶解.

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。

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。

热浸镀Zn11Al3Mg0.2Si合金镀层微观组织实验研究

主要研究了热浸镀Zn11Al3Mg0.2Si合金镀层的微观结构及组织特征,利用扫描电镜SEM及其能谱附件EDX观察分析了锌铝镁镀层表面以及截面的微观结构、合金层的形貌、镀层中各相的成分组成,利用辉光放电发射光谱仪GD-OES分析了镀层中各元素沿深度方向的分布,利用电子探针EPMA分析了镀层中各元素的分布,利用X-射线衍射仪分析了镀层的相组成。结果表明:镀层中各元素沿镀层的深度方向呈现不均匀分布,Mg元素在镀层表面严重富集,镀层组织呈现多相混合结构,以MgZn2和Zn共晶为主,同时存在块状锌以及一层较薄的合金层。

热浸Zn-Al合金镀层的研究进展

综述了近年来国内外对热浸Zn-Al合金镀层的研究,包括含Al量不同时镀层的组织与性能特点以及添加元素RE,Mg,Si的作用。介绍了Zn-5Al-RE、Zn-5Al-Mg、Zn-55%Al-1.6Si镀层和Zn-23%Al-Si镀层的组织结构、性能和防腐蚀机理及其应用场合以及Zn-Al合金镀层应用于批量热镀锌的研究与进展。

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。

热浸镀Zn-5%Al-RE合金层形成机理的研究进展

介绍了热浸镀Zn-5%Al-RE合金层形成机理的研究进展情况,并阐述了各种因素对热浸镀锌合金层形成的影响。

Zn-Al合金防腐涂镀层制备技术的研究进展

综述了用电镀、热浸镀、热喷涂、涂料和渗涂技术制备Zn Al合金防腐涂镀层的研究及应用现状 ,分析了其防腐机理 ,并展望了Zn

合金元素对Zn-Al系热浸镀层结构与性能的影响机理

介绍了Zn-Al系热浸镀合金镀层的结构组成及其对钢基体的保护机理,在此基础上重点综述了前人关于Si,Mg,Ni,Ti和稀土等合金元素对Zn-Al系热浸镀合金镀层的影响机理.研究结果表明,各合金因素通过改善镀层结构组成进而显著提高Zn-Al系合金镀层的耐蚀性、抗高温氧化性、粘附性以及涂覆性等.本工作旨在为进一步开发具有我国独立自主知识产权的、高耐腐蚀性的钢板镀层材料提供必要的指导和借鉴.

热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的研究与应用

热浸镀Zn-Al-Mg合金材料在汽车工业的应用越来越重要,未来将会有大量的应用。总结了Zn-Al镀层中添加Mg后镀层组织形貌和性能的变化情况;介绍了Zn-Al-Mg合金镀层耐蚀机理的研究情况和在汽车工业中的应用前景。

Mg对Zn-6%Al镀层凝固组织的影响及耐腐蚀性的研究

研究了Mg含量对Zn-6%Al合金镀层凝固组织及其耐腐蚀性能的影响。结果表明,Mg对合金镀层凝固组织和耐腐蚀性的影响明显,当Mg含量在3%以内时,随着Mg含量的增加,镀层凝固组织中出现了耐腐蚀相MgZn2,晶粒不断细化,形成了Zn/Al/MgZn2三元共晶,并且随着Mg含量升高更加均匀致密,镀层的耐腐蚀性不断增强;当Mg含量达到3%时,镀层的耐腐蚀性能最好;Mg添加量超过4%后,镀层耐蚀性有所下降,进一步添加Mg镀层会出现漏镀等质量缺陷。XRD分析表明,含Mg镀层表面经过盐雾腐蚀后主要形成具有优良耐腐蚀性的腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2.H2O,Mg促进了腐蚀产物Zn(OH)2向Zn5(OH)8Cl2.H2O的转变,有利于镀层耐腐蚀性的提高。