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。

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。

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。

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。

合成气制低碳烯烃串联反应中Zn-Al氧化物的制备及性能

以工业拟薄水铝石为铝源,通过微波辅助蒸发诱导自组装(M-EISA)法制备了一系列不同Zn/Al原子比的Zn-Al氧化物,并与SAPO-18分子筛物理混合后考察其催化合成气制低碳烯烃(C_(2)^(=)-C_(4)^(=))反应性能。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N_(2)吸附-脱附、CO和H_(2)程序升温脱附(CO-TPD、H_(2)-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等进行表征。M-EISA法制备的Zn-Al氧化物随Zn/Al原子比的增加,比表面积和孔容逐渐下降,平均孔径先增大后降低。与浸渍(IP)法制备的ZnAl-IP相比,Zn/Al原子比为1∶2的ZnAl_(2)O_(x)样品中Zn分散度高,形成的ZnAl_(2)O_(4)尖晶石结构产生了更多的氧空位。催化结果表明,M-EISA法制备的Zn-Al样品活性随Zn/Al原子比的增加而先增加后减小,(C_(2)^(=)-C_(4)^(=))选择性逐渐降低。ZnAl_(2)O_(x)样品的CO转化率最高(34.8%),且反应50 h未见明显失活,催化性能明显优于ZnAl-IP样品。

Zn-Al冷喷涂复合涂层耐3.5 wt.%NaCl溶液腐蚀行为

利用低压冷喷涂技术在Q235普通碳素钢基体表面沉积不同Al质量分数Zn-Al复合涂层,采用开路电位和极化曲线电化学测试方法,分析了Zn-Al复合涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡的腐蚀电位,阻抗值以及腐蚀电流密度;利用附带能谱仪的扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了其在3.5 wt.%NaCl溶液浸泡1440 h后的涂层组织形貌、特定区域元素分布以及物相变化.研究表明:在3.5 wt.%NaCl溶液中,随着Al质量分数的增加,涂层耐腐蚀性能提高,当Al质量分数大于35%时,涂层耐腐蚀性能更加优越.因为腐蚀过程中Zn元素优先发生腐蚀,易形成稳定性较好的氧化膜,且Al抑制了Zn的活性从而减缓了腐蚀速率,Al质量分数越高,抑制效果越好.Zn-Al复合涂层在3.5 wt.%NaCl溶液的腐蚀机制为均匀腐蚀、点蚀、局部点蚀以及腐蚀产物的自我封闭.

Zn-Al混合氧化物催化尿素醇解合成碳酸乙烯酯的研究

采用共沉淀法制备了Zn-Al类水滑石前体,考察了不同煅烧温度下制备的Zn/Al复合氧化物催化剂对尿素和乙二醇合成碳酸乙烯酯(EC)收率的影响。结果表明,873 K温度下煅烧的催化剂在反应中表现出最高的催化活性,EC收率为91.1%,催化剂重复使用4次活性没有降低。通过TG、XRD对催化剂进行了表征,并采用ICP测定了该复合氧化物中Zn、Al在反应体系中的化学溶解量,考察了溶解情况和收率之间的关系,结果发现适当Al的溶解能够与Zn起到很好的协同作用,从而促进EC的合成。

NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层的盐雾腐蚀行为

目的 研究NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀行为。方法 采用SEM、XRD、EDS、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱等对Zn-Al涂层的形貌、物相、成分结构进行分析。通过电化学曲线探究Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀机理。结果 在NdFeB磁体表面制备的环保型Zn-Al涂层的耐盐雾腐蚀时间不少于1 000 h。在盐雾腐蚀环境中,Zn-Al涂层表面逐渐被白锈覆盖,失去金属光泽,腐蚀至1 126 h时,Zn-Al涂层表面出现红色锈点,涂层微观组织呈蜂窝状结构,并出现微裂纹。腐蚀产物由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O、Al_(9)SiAl_(12)(OH)_(18)(AlO_(4))(Si_(5)O_(16))Cl、Fe_(2)O_(3)和极少量的Zn、Al组成。腐蚀前期,Zn-Al涂层表面的钝化膜、硅烷膜起保护作用;随腐蚀进行,膜层破坏暴露出片状金属粉,金属粉活化,涂层发挥牺牲阳极保护作用;腐蚀后期,腐蚀介质通过涂层微裂纹穿透涂层至磁体,涂层牺牲阳极的保护作用和物理屏蔽保护作用显著减弱,直至失效。结论 环保型Zn-Al涂层可显著提高NdFeB磁体的耐中性盐雾腐蚀性能。

Zn-Al系钎焊材料的研究进展

Cu因其优良的力学性能、延展性能等而被广泛用于电子、机械等领域。但Cu同样作为世界性稀缺资源,尤其是我国十分依赖进口。为降低制造成本,寻找其他金属代替Cu成为当今的研究热潮。我国Al资源较为丰富,以Al代Cu能显著减少构件质量和成本消耗。然而,由于二者物理性能差异较大,在结合界面处易产生较大残余应力,影响连接件的可靠性。而传统的焊接方法温度较高,易导致Al侧软化和变形。诸多行业面临着Al连接困难的问题。因此,研究者们注意到一种具有很大应用潜能的钎料——Zn-Al钎料,通过改变Al含量,能控制其熔化温度,较为灵活地满足不同情况下的焊接需求,十分契合Cu/Al等金属的连接。本文针对Zn-Al钎料的研究现状,综合评述了其合金化方面的研究进展及发展趋势,主要从显微组织、力学性能等方面对现有研究成果进行分析总结,同时指出所存在的问题,并针对今后研究工作进行分析和展望,期望Zn-Al钎料能早日解决Cu/Al等连接的问题,以达到缓解Cu资源紧张、节省生产成本的目的。

热喷涂Zn-Al涂层的耐蚀性能研究

选取了4种不同Al含量的热喷涂Zn-Al合金丝材,研究了Zn-Al涂层的厚度、微观结构、电化学腐蚀、耐盐雾腐蚀、附着力等性能。结果表明:涂层中Zn和Al微观分布与合金丝材的成分组成基本一致,说明2种元素的沉积效率基本接近100%;随着涂层中Al含量的增加,涂层耐腐蚀性能大幅增加;热喷涂Zn-Al涂层的附着力优于钢结构防腐涂料的附着力。研究结果可以为热喷涂Zn-Al涂层的应用提供参考。

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。

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类水滑石磷吸附剂的制备及其吸附性能

采用共沉淀法制备了一系列Zn-Al类水滑石吸附剂,并考察了制备条件对其磷酸盐吸附性能的影响。结果表明,在制备温度为70℃、共沉淀剂为NaOH、陈化时间为6h及焙烧温度为300℃时得到的Zn-Al类水滑石对城市污水处理厂污泥脱水液中磷酸盐的吸附效果最好,其饱和吸附容量达72.46mgP·(g吸附剂)-1。该吸附剂吸附水中磷的动力学拟合效果表现为假二级动力学方程>Elovich方程>假一级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir吸附模型。

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。

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。

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。

Zr对Zn-Al合金阻尼性能影响的研究

研究了微量Zr对Zn Al合金阻尼性能的影响 ,用电阻炉石墨坩埚熔炼了Zn Al合金和Zn Al Zr合金 ,对合金的显微组织进行了金相观察 ,用X射线衍射法进行了相结构分析 ,测量了铸态和淬火态在不同温度及频率的内耗。结果表明 :添加微量Zr可以细化合金的铸态组织 ,但并不改变合金的相结构 。

Zn-Al合金热型连铸定向凝固的晶体生长机理

对热型连铸条件下Ｚｎ－Ａｌ系列合金引锭时的晶体形核和随后的多晶体的竞争生长过程进行了探讨.组织观察表明：单向热流条件下引锭端部生核的晶粒当其枝晶择优生长方向与热流方向一致时才能生长，其它取向的晶粒逐渐被淘汰．合金的凝固特性对选晶过程有极大的影响． ＺＡ５和 ＺＡ８合金由于凝固范围窄，晶体直接由引锭端部的晶粒通过竞争生长获得往状晶组织ＺＡ１２， ＺＡ２２和 ＺＡ２７含 Ａｌ量高．凝固范围宽，其平行柱状晶组织是从引锭端部的等轴晶区发展而来的·

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.