热成型钢板、铝硅镀层钢板和热镀纯锌镀层钢板的耐蚀性研究

过去几年,热成型镀层钢板被广泛用于汽车轻量化零部件,以满足汽车工业日益严苛的燃油消耗、温室气体排放和乘员安全性法规要求。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和盐雾试验箱等设备,对裸板、锌基镀层和铝硅镀层热成型钢板的形貌和腐蚀性能进行对比分析。结果表明：3种热成型材料的金相组织均为马氏体和少量残余奥氏体组织;铝硅镀层和锌基镀层热成型钢板镀层完整,未出现贯穿到基材的裂纹;热成型裸板脱碳层深度约为10μm,铝硅镀层由α-Fe相、Fe₂Al₅相、FeAl相和Fe₂Al₅相4层结构组成,锌基镀层主要由α-Fe相组成;裸板、铝硅镀层、锌基镀层热成型钢板在中性盐雾环境下出现5%红锈的时间分别为6,76,96 h,腐蚀深度分别为257,134,66μm;经电泳处理后的裸板、铝硅镀层、锌基镀层热成型钢板在中性盐雾环境下的腐蚀宽度分别为75.6,42.3,143.8μm,腐蚀深度分别为32.2,7.0,2.5μm,抗腐蚀性能排序为锌基镀层电泳板>铝硅镀层>裸板。     

无氰四无合金浸锌液中金属离子对铝合金浸锌的影响

为了取代剧毒氰化物多元浸锌工艺,开发了一种铝合金无氰四元合金浸锌液,研究了浸锌液中金属离子对浸锌过程稳定电位和置换层结晶形貌的影响,考察了镀层的附着性能.获得的优化工艺参数为:75 g/L NaOH,16 g/L ZnO,08g/L FeCl3,15 g/L NiSO4,06 g/L CuSO4,40g/LEDTA,15g/L辅助配位剂(有机多元酸复配物),15g/L吡啶,1.2g/L稳定剂(高分子聚合物);浸锌温度(20±2)℃.结果表明:随FeCl3含量降低,浸锌过程稳定电位正移,有利于结晶细化,其较好含量范围为04～08 g/L;CuSO4含量变化对浸锌过程稳定电位影响不大,其含量增加有利于置换层结晶细化,较好的范围为06～08 g/L;NiSO4含量在15～30 g/L范围内对浸锌过程稳定电位影响不大,总体结晶效果都较好.一次和二次浸锌分别在30 s及20 s后电位变化趋于稳定;弯曲试验和热震试验表明镀层附着性能良好.     

锌浴温度对0.49%Si活性钢热浸镀锌层组织的影响

研究了高硅钢(0.49%Si,质量分数)在不同浸镀温度(440,480,520,560,600℃)和不同浸镀时间(1,3,5,10min)下的热镀锌试样镀层组织,探讨了浸镀温度和浸锌时间对镀层组织的影响。SEM/EDS结果表明:440℃和480℃热镀锌,镀层由薄而连续δ层和破碎的块状ζ相组成,无Γ相。ζ相生长过快,镀层过厚、灰暗、黏附性差,镀层生长主要由界面反应机制控制;520℃热镀锌时,镀层由极薄的Γ层、致密δk层和疏松的δp层组成,镀层生长主要受扩散机制控制;560℃和600℃镀锌时,镀层为Γ层和致密的δ相层,部分δ粒子弥散分布在η层中,镀层生长为扩散机制控制并伴随有显著的δ溶解过程。最佳高温镀锌温度应在520~560℃。     

Al铸铁抗锌液腐蚀机制研究

铸铁中加Ａｌ后，使得铸铁与锌液在５００～６００℃反应的化合物层由原来的柱状δ＋微薄的Г相改变为块状δ＋Ｆｅ－Ａｌ相，而且化合物层宽度显著增加。基体Ｆｅ的消耗主要由Ｆｅ原子通过化合物层的扩散所控制，因而显著提高了铸铁抗锌液腐蚀能力。随着Ａｌ含量增加，腐蚀速率降低，Ａｌ量为８．１％时其腐蚀性能比普通灰铸铁提高１０倍。     

客车钢板合金化镀层对防腐性能的影响

研究了不同锌铁合金化工艺对ST14钢的镀层及镀层对腐蚀的影响，用光学显微镜观察了合金化层的组织形貌，用X射线衍射方法分析了合金化层表面的相组成，用电位差仪测量了电位，并进行了盐雾腐蚀实验。结果表明：不同工艺的合金化层分别为Г＋δ1相和Г＋δ1＋ξ相；表面化学成分分别为FeZn7和FeZn7＋FeZn11；合金化层的电位分别为-920和-900mV左右，比ST14钢板的电位-620mV小，可作为阳极性涂层对钢铁基体起保护作用。锌铁合金化后的ST14防腐蚀性能远远超过ST14，且单相（61）较之双相（δ1＋ξ）有更好的防腐能力。     

热镀锌和锌铝合金镀层的微观组织及盐雾腐蚀行为

采用间歇式中性盐雾加速试验方法研究了Q235钢热镀锌及55Al-Zn合金镀层的腐蚀行为，利用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析了镀层的微观组织和腐蚀产物的成分。镀层的微观组织分析结果表明热镀锌层由表及里是η相（纯锌），ζ相（FeZn13),δ1相（FeZn7）和α固溶体组成；热镀锌铝合金镀层由两层组成，外层由富锌和富铝两相固溶体组成，内层由单一的η相（Fe2Al5)组成。盐雾试验和腐蚀产物分析结果表明，热镀锌铝合金层的耐腐蚀性能优于热镀锌层。     

弱酸性无铵锌镍合金电镀工艺的研究

研究了一种无铵弱酸性锌镍合金电镀工艺,并深入探讨了镀液的成分及工艺条件对镀层含镍量的影响,得到了镀层为γ相Ni5Zn21与δ相Ni3Zn22、且含镍量为13%的全光亮锌镍合金镀层,确定了电镀工艺规范.该镀层具有极好的耐高温性能及优良的耐腐蚀性.     

锌盐及抑制剂对铝合金无氰浸锌层组成及形貌的影响

为了探明铝合金上无氰浸锌层的组成及其形貌,采用扫描电镜、x射线能谱仪对镀层进行了分析,研究了基础液中添加不同锌盐、配位荆和抑制剂对浸锌过程、稳定电位和置换层结晶形貌的影响.获得了优化的无氰浸锌配方:80.0 g/L NaOH,12.5 g/L NiCl2,0.6 g/L CuSO4,0.8 g/L FeCl3,25.0 g/L Zn(NO3)2,1.0 g/L NaNO3,12.5 g/L葡萄糖酸钠,0.2 g/L抑制剂乙撑硫脲.结果表明:使用硝酸锌的浸锌效果最好,锌膜薄、细致均匀;抑制剂有效地降低了浸锌层中含锌量,使结晶细化;硝酸锌与配位剂、抑制剂配合使用时浸锌效果最佳,所得镀层附着性能良好.     

1060铝材两步化学浸锌工艺

铝材化学性质活泼,欲获得不同性能的镀层,前处理非常重要。选用两步碱性化学浸锌体系对1060铝材进行了前处理,随后镀镍。通过自腐蚀电位-时间曲线,浸锌层扫描电镜(SEM)形貌分析,弯折试验、热震试验等考察了浸锌层与铝基体的附着力,并确定了获得结合力优良的浸锌层的最佳工艺条件:300 g/L NaOH,65 g/LZnO,50 g/L KOCO(CHOH)2COONa,1 g/L FeCl3,2 g/L NaNO3;温度20~30℃,一次浸锌时间60 s,二次浸锌时间30 s,所获浸锌层可满足后续电镀工艺的需要。     

锌在林格氏液中的体外长期腐蚀降解行为

锌基可降解生物材料与已被广泛研究的生物可降解材料(镁和铁)相比, 具有更合适的生物降解速率, 因而近年来受到了广泛的研究和关注。然而, 锌在模拟体液中的长期腐蚀降解行为尚不明确。本研究采用电化学腐蚀测试、表面化学成分分析及降解模式演变观察相结合的方法, 系统研究了锌在林格氏液中浸泡56 d的腐蚀演化过程。根据电化学结果显示, 锌的腐蚀速率P_i在浸泡过程中基本保持稳定, 约为0.06~0.10 mm/a; 失重法测定腐蚀速率为0.3 mm/a到0.5 mm/a。浸泡过程中生成的腐蚀产物主要为Zn₅(CO₃)₂(OH)₆和CaCO₃, 为较致密的细条花棒状和块状产物层, 且随着浸泡时间延长逐渐累积。去除腐蚀产物后发现, 样品表面出现较严重的局部腐蚀, 且腐蚀沟槽的尺寸随浸泡时间的延长而增大, 浸泡42 d腐蚀沟槽宽约为10 μm。本研究为锌基可降解生物材料后期表面改性及潜在生物医学应用提供了数据积累和研究基础。     

锌钴合金防腐蚀镀层的研究与应用

在碱性锌酸盐溶液中获得的含钴量 0 6 %～ 1%的锌钴合金镀层 ,耐中性盐雾腐蚀时间比镀锌层高 3～ 5倍 ,耐大气腐蚀性比镀锌层高 10倍以上 ,这种锌钴合金镀层的耐大气腐蚀性比含镍量 8%～ 13%的锌镍合金镀层还高 1倍以上 ,可显著提高工件的耐蚀性。     

铝锌硅热浸镀液的侵蚀性及镀层结构与性能研究

为了解热浸镀铝锌硅钢板的耐蚀机制,通过试验考察了普通低碳冷轧钢板在600℃的铝锌硅(55?43.4%Zn1.6%Si)热浸镀液中的失重减薄规律,利用扫描电镜及能谱仪对镀层的微观结构及微区成分进行了分析,并利用X射线物相分析技术对合金层进行了物相分析.结果表明:钢板在镀液中的质量损失与浸镀时间大致呈线性关系;镀层主要由富铝的树枝晶、树枝晶问的铝锌共晶、针状富硅相以及合金层4个部分组成,这种独特的结构决定了铝锌硅镀层钢板具有优良的防腐蚀、耐热性能.     

硅含量对铁铬锰硅四元合金耐锌液腐蚀行为的影响

研究了不同硅含量的铁铬锰硅四元合金在450℃锌液中的腐蚀行为,探讨了Si对铁锌反应的影响规律.结果表明:铁铬锰硅四元合金在锌液中的腐蚀产物均为铁锌化合物,腐蚀深度随腐蚀时间呈直线规律变化.当硅含量为0.5%(质量分数,下同)时,腐蚀行为主要受Mn的影响;当硅含量增加到1.5%时,Si与Mn结合,抵消了Mn不利因素,减慢铁锌反应速率,获得最厚的δ相层,表现出最好的耐锌腐蚀能力,其腐蚀速率为3.05×10-3g·cm-2·h-1;当硅含量为3%时,Si除了与Mn结合外,还有大量富余,导致出现疏松的δ+η的两相混合组织,使得锌液直接侵蚀δ相,加快了铁锌反应速率,表现出最差的耐锌腐蚀能力.     

镁合金浸锌合金溶液中金属离子对浸锌层的影响

镁合金电镀或化学镀之前一般均需要进行浸锌处理,浸锌层的质量直接影响到镀层和基体间的结合力,也关系到镀层的耐蚀性等.为提高镀层的结合力与耐蚀性,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、塔菲尔极化曲线等方法,对比研究了一元Zn,二元Zn-Fe,Zn-Ni,Zn-Co,Zn-Cu以及三元Zn-Ni-Fe等浸锌工艺在AZ91D镁合金上获得的浸锌层,并详细分析了各种金属离子对浸锌层形成过程的影响.结果表明:Ni2+的加入既能提高镀层的覆盖率,又能使镀层结合力提高;Fe3+的加入可以细化浸锌层的晶粒;Cu2+的加入可以提高镀层的覆盖率,使浸锌铜镀层的覆盖率达到了99.1%;Co2+对镀层的性能有不好的影响,既降低了镀层的覆盖度,又降低了镀层的结合力.     

蒸发制备锌镁合金镀层中锌镁层的扩散研究

锌镁合金镀层是一种具有优异防腐蚀性能的新型钢板保护镀层,真空镀由于其优良的镀层性能正逐步发展为锌镁合金镀层的重要制备工艺。本文在镀锌钢板表面采用真空热蒸发镀镁,再由快速退火工艺形成锌镁合金镀层。通过X射线衍射、二次离子质谱和扫描电镜分析了在退火过程中锌、镁层的扩散过程,并通过盐雾试验和电化学测试研究扩散过程对锌镁合金镀层腐蚀性能的影响。研究发现:退火过程中镁快速向锌层扩散,并在锌层内一定深度处富集,而锌逐渐向镁层扩散,这种相互扩散形成了锌镁合金。同时铁也会向锌层扩散,形成锌铁合金。镁富集区具有扩散阻挡作用,阻止镁进一步向内扩散的同时也阻止铁向表面的扩散。腐蚀性能测试表明,370℃下退火60～120 s的样品具有较好防腐蚀性能。     

高硅铝合金浸锌溶液性能的研究

为了在高硅铝合金上获得结合力好的镀层,通过对其浸锌过程的电化学测量、浸锌和锌合金膜在人造海水中的稳定电位、浸锌层在3.5%NaCl溶液中腐蚀速率的测试以及扫描电镜对浸锌层微观形貌的观察等的研究,选出适合于高硅铝合金的镀前预处理工艺.浸锌溶液中的多元无氰配位剂,与铁离子、镍离子、铜离子形成可溶性的配位阴离子,和铝发生微量的置换反应,形成骨架同锌离子一起沉积在工件表面.首次采用拉伸试验将高硅铝合金基体与镀层之间的结合力定量化.该工艺所获得的浸锌合金层性能稳定,与镀层结合力良好,并提高了耐蚀性.     

工业纯铁和Fe-0.1Si合金热浸镀锌层的生长规律及其组织特征

以铁损来判断热浸镀锌的温度对镀锌层的影响,结果欠准;硅元素对镀锌存在sandelin效应.这2种因素对锌镀层的生长、质量及性能都有重大的影响,且都难以控制.为此,以工业纯铁和Fe-0.1Si(0.1%,质量分数)合金薄片为热镀锌基材,探讨锌液温度和钢中硅元素对镀层生长和镀层组织的影响.利用扫描电镜对2种基材在450～530℃内的热镀锌层厚度及其组织进行了测量与分析.结果表明:工业纯铁在480 ℃下热镀锌时镀层生长最快,Fe-0.1 Si合金在470℃热镀锌时镀层生长最快;在镀层生长最快的温度下,2种基材的镀层特征具有相似性;当镀锌温度超过500℃时,工业纯铁和Fe-0.1Si合金镀层中的ζ相消失,镀层由δ相组成.     

MgCl2对锌在干湿交替环境中腐蚀行为的影响

使用腐蚀失重、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜与能谱(SEM-EDS)等手段研究了干湿交替环境中MgCl₂对锌腐蚀行为的影响。结果表明,MgCl₂对锌的腐蚀有显著的抑制作用;在沉积NaCl条件下锌表面的腐蚀产物为Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O、Zn₄CO₃(OH)₆·H₂O和Zn(OH)₂,而在沉积MgCl₂条件下锌表面的腐蚀产物只有Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O。在干湿交替环境中MgCl₂对锌腐蚀行为的影响主要是Mg²⁺与氧还原反应产生的OH^-结合使阴极区的pH值降低造成的。     

低合金高强度结构钢预镀镍后热镀锌的镀层组织研究

研究了含0.38%Si(质量分数)的Q345钢预镀镍后热镀锌时镀层的生长和组织形成。结果表明:预镀一薄层镍可有效抑制含Si>0.3%的低合金高强度结构钢热镀锌时生成超厚、表面灰暗的锌层,镍层越厚,锌层生长越慢。在浸锌时,镀镍层先与Zn反应生成Ni Zn合金相γ,和γ,镍层消耗完后,出现Fe Zn合金相δ和Ni Zn合金相δ2,最后Ni Zn相消失,镀层为连续的δ相和分散在η相中的块状ζ相;Ni Zn相形成连续致密的层状组织是抑制锌层快速生长的主要原因。     

铁硅二元合金在液锌中的腐蚀行为研究

研究了3种不同Si含量的铁硅二元合金在450℃液锌中的腐蚀行为,包括腐蚀速率、腐蚀层组织形貌和成分分析,探讨了Si对铁锌相层的影响规律.结果表明,随着硅含量的升高,腐蚀速率先升高后降低,Fe-l.5Si二元合金的腐蚀速率最高,为0.1617g/(cm2·h).硅的存在导致形成颗粒状的ζ相+η相的蜂窝状的两相混合组织, 使合金表现出最差的耐锌腐蚀能力.