海洋工程用钢表面喷涂Zn、Al和Zn-55%Al伪合金涂层的耐蚀性

热喷涂金属涂层是当前海洋环境下钢结构件防腐的首选方法,利用电弧喷涂技术在新型海洋工程结构用钢(Q345B钢)表面制备了Zn-55%Al伪合金热喷涂涂层,并与纯Zn涂层和纯Al涂层的耐蚀性进行了对比。结果表明:纯Zn涂层能提供较好的电化学阴极保护作用,但电化学性能欠佳;纯Al涂层表现出优良的电化学性能,但腐蚀后期产生点蚀;Zn-55%Al伪合金涂层具有更优越的耐蚀性和腐蚀防护性能。     

两种电弧喷涂涂层在中性盐雾环境下的耐蚀性能对比研究

采用电弧喷涂技术在EH36钢表面制备了5083铝合金涂层和Zn15Al涂层，结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学测试和腐蚀失重等方法对比研究了两种涂层在中性盐雾环境下的耐蚀性能。结果表明，随着腐蚀的进行，两种涂层的腐蚀速率均逐渐下降，且5083Al合金涂层的腐蚀速率明显低于Zn15Al涂层。形貌观察结果表明，5083铝合金涂层的腐蚀产物呈致密块状，Cl^-无明显渗入；而Zn15Al涂层的腐蚀产物呈疏松的细针状，盐雾腐蚀10 d后有Cl^-沉积在腐蚀产物层中并逐渐渗入至涂层基体。5083铝合金涂层的腐蚀产物主要为Al(OH)₃,Zn15Al涂层腐蚀产物主要由Zn(OH)₂和Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O组成。结合溶度积常数Ksp和过饱和度的理论计算，Al(OH)₃沉积所需Al³⁺浓度更低、沉积速度更快，因此5083铝合金涂层更倾向于形成致密的腐蚀产物层...     

电弧喷涂Zn和Al涂层在含SRB海水中的腐蚀行为与机理

利用电弧喷涂技术在Q235钢基体上分别制备了Zn、Al涂层,研究涂层在含硫酸盐还原菌(SRB)海水中的腐蚀行为与机理。采用EIS、PC等电化学方法研究Zn、Al涂层在SRB一个生长周期内的腐蚀电化学行为,采用SEM和EDS对浸泡15 d后的涂层表面微观形貌和化学成分进行分析。EIS和PC结果表明,Zn、Al涂层在含SRB海水中的腐蚀速率均表现出先增大后减小的趋势,在整个实验过程中,Zn涂层的腐蚀速率一直大于Al涂层;SEM分析表明,浸泡结束后,Zn涂层表面覆盖了一层由微生物(SRB)和腐蚀产物共同组成的混合膜层,而铝涂层表面的覆盖层主要为生物膜,腐蚀产物较少。EDS结果显示,Zn涂层表面的S元素含量远高于Al涂层,说明SRB的代谢活动对Zn涂层的影响相对较大。     

电弧喷涂Al-Zn-Si-RE合金涂层与Al-Zn伪合金涂层的耐蚀性能对比

为研究Al-Zn-Si-RE合金涂层和相同Al含量的Al-Zn伪合金涂层耐蚀性能的不同,采用电弧喷涂技术在Q235钢表面制备了此两种合金涂层。通过盐水全浸实验和电化学测试技术对比研究了两种涂层的耐腐蚀性能,并将两种涂层的极化曲线与纯Zn、纯Al、Zn-15Al合金涂层进行了对比分析。使用扫描电镜、金相显微镜和X-射线衍射仪等手段测试分析了两种合金涂层腐蚀前后的微观组织形貌和相组成。结果表明,Al-Zn-Si-RE合金涂层的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.995V和3.319×10-6 A/cm2,腐蚀电位更正,腐蚀电流密度更低,耐蚀性更好,原因可能是致密的腐蚀产物膜抑制了腐蚀作用;Al-Zn-Si-RE合金涂层与伪合金涂层微观组织成分和相结构的不同引起腐蚀行为的差异,且Al-Zn-Si-RE合金涂层表现出更好的耐盐水腐蚀性能;稀土元素的存在有利于提高Al-Zn-Si-RE合金涂层的耐蚀性。     

金属喷涂层在海水中的腐蚀研究

对火焰喷涂Zn、Al和Zn-Al涂层，在青岛进行海水腐蚀试验的结果表明，4年试验后，喷Al和喷Zn-Al涂层没有发生明显的腐蚀，喷Zn涂层腐蚀严重，150 μm厚的涂层寿命不足3年；盐雾-光照复合加速试验，结果表明，喷Al和喷Zn-Al涂层耐蚀性优良，而喷Zn涂层耐蚀性较差，同户外暴晒结果一致.     

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％A1所制备的涂层作比较。结果表明：Zn-26％A1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。     

渗硼对45钢耐液态金属腐蚀性能影响的研究

对经过渗硼处理的45钢在液态Zn、Al和Zn-Al合金中的耐蚀性进行研究。结果表明：渗硼处理后45钢在液态Zn、Al和Zn—Al中的耐蚀性大为提高；硼化物层对Zn、Zn—Al合金具有良好的耐蚀性，在Al液中的耐蚀性略低。表明钢的渗硼处理在耐液态金属腐蚀上有较好的应用前景。硼化物在液态Zn、Al和Zn—Al液中的腐蚀是硼化物的均匀溶解过程，没有出现择优腐蚀。     

超音速电弧喷涂NiAl复合涂层的电化学行为研究

目的研究NiAl复合涂层在腐蚀环境下的腐蚀行为及其失效机理,为其在工程中的实际应用提供理论依据。方法采用超音速电弧喷涂技术在20#钢基体表面制备了NiAl复合涂层,在此基础上对涂层的组织结构进行了表征,并对涂层与基体在3.5%NaCl溶液中的极化行为和交流阻抗谱行为进行了对比研究。结果 NiAl复合涂层的表层主要由Ni固溶体、NiAl金属间化合物和少量通过孔隙扩散到表层的Al组成。涂层呈典型的层状结构,结合较致密,表层(Ni)的孔隙率为5.3%,底层(Al)的孔隙率为4.4%。NiAl复合涂层的自腐蚀电位低于基体的自腐蚀电位,能起到良好的阴极保护效果。在测试初期,由于涂层厚度高达380μm,腐蚀介质通过涂层中存在的微裂纹和孔隙进入涂层内部,涂层快速消耗,形成较少的不溶性腐蚀产物,涂层阻抗较小,腐蚀速率较快。随腐蚀时间延长,不溶性腐蚀产物逐渐在孔隙内堆积,涂层内的极化电阻迅速增大,起到延缓腐蚀的作用。结论 NiAl复合涂层更好地发挥了Ni的耐蚀作用和Al的钝化保护作用,结合了两者的长处,表现出更好的耐蚀性能。涂层的自封闭作用是涂层阻抗值增加的主要原因。     

Al含量对Zn–Al合金涂层电化学腐蚀行为的影响

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术制备出15.9%Al、21.1%Al和30.1%Al(质量分数)三种不同Al含量的ZnAl涂层,使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等先进手段观察了涂层的组织特征,并研究了Al含量对Zn–Al涂层在5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为的影响。结果表明,三种ZnAl涂层的组织结构无明显差异,都呈现出典型的层状特征,组织致密,孔隙率均低于3%;三种涂层与基体的平均拉伸结合强度都大于11 MPa,而且随着Al含量的增加涂层结合强度略有增加;随着腐蚀时间的延长,Zn–15.9Al和Zn–21.1Al涂层的自腐蚀电位和腐蚀电流存在波动,而Zn–30.1Al的自腐蚀电位始终正移、腐蚀电流不断降低,耐腐蚀性能更为优异。     

Q235上电弧喷涂Zn55Al涂层在3.5wt%溶液中的腐蚀行为研究

本文使用电弧喷涂通过包套挤压+拉拔的方法制备的Zn55Al伪合金丝材成功的在Q235钢上喷涂出了Zn55Al涂层。通过扫描电镜和微区XRD研究了Zn55Al 伪合金丝材的显微结构。通过浸泡腐蚀实验和电化学方法研究了Zn55Al涂层、Zn15Al涂层和 Al涂层的腐蚀行为,并对比了三种涂层之间的差异。结果表明Zn55Al伪合金丝材由纯锌和纯铝组成,在整个成型过程中没有产生合金化。Zn55Al涂层由层片状的富锌相和富铝相组成。经过20天的浸泡实验,Zn55Al涂层形成了一层致密的钝化膜,比其他两种涂层有更好的耐腐蚀性。Zn55Al涂层的自腐蚀电位大约是-1.25v,高于Zn15Al涂层低于纯Al涂层和Q235基体.电偶腐蚀实验表明,Zn55Al涂层比Zn15Al涂层具有更好的点虎穴保护作用。这些结果说明Zn55Al涂层具有更好的耐腐蚀性和可以给Q235基体提供更强的电化学保护.本文也讨论了Zn55Al涂层的的腐蚀机理。     

电弧喷涂锌基防腐涂层在洞室环境中的耐蚀性研究

采用高速电弧喷涂技术在16MnR钢上制备了Zn和Zn-Al涂层,通过盐雾加速实验考核涂层在5％NaCl溶液中的腐蚀性能,并对涂层腐蚀前后的组织结构进行分析.结果表明,两种Zn基涂层致密,在盐雾实验40 d后未出现红锈,表现出优异的耐腐蚀性能.喷涂纯Zn涂层,其腐蚀产物疏松,对基体主要起到牺牲阳极的保护作用;喷涂Zn-Al涂层,其腐蚀产物致密,起到牺牲阳极和隔离的双重保护作用.     

三种电弧喷锌防护涂层在3.5% NaCl溶液中的耐蚀性

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备出纯锌、Zn-Al合金和Zn-Al伪合金涂层。通过浸泡试验和电化学测试考察涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,并结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层腐蚀后的表面形貌及腐蚀产物的相结构。结果表明,在3.5%NaCl溶液中三种涂层的耐腐蚀性按Zn-Al伪合金涂层、Zn-Al合金涂层、Zn涂层的顺序依次降低。     

热浸锌铝合金镀层表面纳米晶腐蚀产物共沉积机理

采用XRD和TEM对热浸锌铝合金镀层在动态充气海水全浸试验时所形成的白色腐蚀产物进行了研究,结果表明：腐蚀产物主要由典型的纳米级Zn4CO3(OH)6.H2O,Zn5(OH)8Cl2和Zn6Al2CO3(OH)16.4H2O微晶组成,而这种纳米晶的形成与由吸附引起的Zn^2 和Al^3 离子的共沉积有关,镀层表面腐蚀后首先生成Al(OH)3凝胶,当凝胶吸附的锌离子超过异相核的临界过饱和度时,发生锌、铝氢氧化物的共沉淀,生成双氢氧化物,由于晶体长大速度较慢不能与沉淀形核同步进行,导致镀层表面形成了微晶状态的腐蚀产物。     

电沉积Zn-Al复合镀层的耐蚀性能

采用腐蚀浸泡、电化学极化曲线、交流阻抗以及X射线衍射等方法,对电沉积Zn和Zn-Al复合镀层的耐蚀性能进行了比较研究。结果表明:Zn-Al复合镀层在5%NaCl溶液和10%HCl溶液中比Zn镀层具有更好的耐蚀性能;电化学极化和交流阻抗测试表明Zn-Al复合镀层的腐蚀电流密度减小,极化电阻和交流阻抗增大,腐蚀速率小于Zn镀层;Zn-Al复合镀层呈现(002)晶面高程度择优,是使其耐蚀性提高的主要原因。     

新型Zn-22Al-Mg-Re合金涂层性能研究

使用高速电弧喷涂技术在Q420钢基体上制备了新型Zn-22Al-Mg-Re合金涂层,通过SEM,Cu加速乙酸盐雾实验和电化学工作站等手段研究了其微观形貌、结合强度、耐蚀性能,并与纯Zn和Zn-15Al涂层进行了比较。结果表明,Zn-22Al-Mg-Re合金涂层的结合强度高、腐蚀电位低、腐蚀电流小;腐蚀产物较为稳定,呈细小致密的针状,具有良好的自封闭性;合金涂层的阴极保护能力和耐蚀性能均优于纯Zn和Zn-15Al涂层。     

Microstructure and corrosion behaviour of arc sprayed Zn–Al–Mg–RE cathodic protection coatings on steel substrates

Abstract

Cored wires and high velocity arc spraying technologies have been used to produce Zn–Al–Mg and Zn–Al–Mg–RE (where RE is rare earth) coatings on A3 steel. The durability of coatings in terms of corrosion resistance is the focus of this paper. To study the effect of RE, Zn–Al–Mg coatings also have been produced as a comparison. The microstructures of original coatings and corroded coatings have been investigated after corrosion tests by SEM and XRD. The potentiodynamic polarisation and electrochemical impedance spectroscopy techniques were carried out to determine the corrosion behaviour of the two coatings in 5% NaCl solution. Metallographic as well as electrochemical corrosion results illustrate that the coatings possess a self-sealing capacity, and that the corrosion products can refine the microstructure and enhance the corrosion resistance. Compared to the Zn–Al–Mg coating, the Zn–Al–Mg–RE coating presents a more obvious and stable self-sealing process.     

Electrochemical corrosion behavior of arc sprayed Zn-Al coatings

Cored wires and high velocity arc spraying (HVAS) technique were applied to produce high Al content Zn-Al alloy coatings on low carbon steel substrates. The electrochemical corrosion behaviors of Zn, Al and Zn-Al coatings were studied with potentiodynamic measurement in 5 % NaCl solution. Compared with pure Zn, pure Al and Zn-15Al coatings, Zn-26Al coatings show a higher corrosion resistance in salt solution. The potentiodynamic polarization tests show that the corrosion resistance of Zn-Al coatings increases as Al content is raised. Pure Al coating exhibits different electrochemical behaviors with other coatings. The corrosion initiated at the micro-pores of the coating and the underlying corrosion mechanism is very similar to that of the pitting corrosion.     

三种电弧喷涂涂层在大庆地区土壤中的腐蚀性

采用电弧喷涂方法在球墨铸铁管表面上分别制备纯Zn涂层、Zn-Al合金涂层、Zn-Al伪合金涂层,通过对三种涂层在大庆土壤中进行埋样试验,研究了三种涂层在大庆土壤环境下的耐腐蚀性能,观察了试样表面的腐蚀产物的宏观和微观形貌,并通过电子能谱(EDS)和X射线衍射试验(XRD)对腐蚀产物进行了分析。结果表明,在大庆土壤环境下,三种涂层的耐腐蚀性能按Zn-Al合金涂层、Zn-Al伪合金涂层、Zn涂层的顺序依次减小。     

Characterisation of coating on rebar surface using Hot-dip Zn and Zn-4.9Al-0.1 misch metal bath

The corrosion of rebar is one of the primary causes of premature deterioration of the concrete structure. The ideal option to overcome this situation would be to provide corrosion protection right at the time of manufacturing of the rebar before it is encased in the concrete and hence, warrants the use of corrosion resistance rebar.The present paper outlines characterisation of coating obtained on rebar surface from pure Zn and Zn-4.9Al-0.1 misch metal bath. The coating was characterised by SEM, EDS, Galvanostatic and XRD techniques. In case of pure Zn bath, distinct phases such as eta, zeta, delta and gamma 1 and gamma were identified in coating where as in case of Zn-4.9Al-0.1 misch metal bath no such distinctive phases were found. The coating obtained from Zn-4.9Al-0.1 misch metal bath was thinner and consisted of outer Al₂O₃ phase followed Zn-Al phase resulting in better ductility compare to the coating obtained from pure Zn bath. Comparative corrosion resistance performances of both types of coating respect to uncoated rebar were evaluated by salt spray and tafel test. were conducted in simulated aggressive chloride and concrete pore solution of coated and The coating obtained form Zn-4.9Al-0.1 misch metal bath was found to be more anodic and showed 1.5-3 times better corrosion resistance in concrete pore solution and 2.5 times better resistance against aggressive chloride attack compare to the coating obtained from pure Zn bath. Both the coatings dissolved in faster rate in highly alkaline environment (pH = 13.6) where as dissolution rate decreased with decrease of pH in pore solution. The sacrificial as well as barrier protection of Zn-Al alloy coating was found to be more effective than pure Zn coating. Both types of coated bars showed reduction in bond strength in concrete structure. It is attributed by the faster dissolution of the coating, leading to hydrogen gas evolution thereby creating a gap between the rebar surface and concrete structure.