Zn-Al-Mg-RE涂层与有机涂层协同性的研究

采用高速电弧喷涂技术在Q235钢表面制备Zn-Al-Mg-RE涂层后涂装海洋防腐有机涂层,构建一种新型的长效防腐复合涂层.同时,在Q235钢基体和高速电弧喷涂Al涂层表面涂装该有机涂层作为对比试样,观察了在5wt%NaCl溶液中常温浸泡212天后各体系微观孔隙处腐蚀产物的微观结构,用电化学交流阻抗谱技术研究了微观孔隙形成过程中金属涂层与有机涂层之间的协同性.结果表明,Zn-Al-Mg-RE涂层体系微观孔隙中形成的腐蚀产物微观结构致密;Zn-Al-Mg-RE涂层与该有机涂层具有最好的协同性.     

Zn-Al-Mg-RE涂层自封闭特性在复合涂层中的作用机制

通过铜加速醋酸盐雾腐蚀试验,研究了自封闭特性在Zn-Al-Mg-RE高速电弧喷涂层与舰船涂料结合成防腐复合涂层中的作用.经过480h的试验,在基体上直接涂装涂料的试样表面的划痕里充满了铁锈,而中间喷有高速电弧喷涂层的试样表面划痕里只有少量的白锈.这说明在腐蚀环境中,Zn-Al-Mg-RE高速电弧喷涂层表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物堵塞,生成的腐蚀产物非常致密,能够阻止缺陷处继续被腐蚀.从试验结果可知在复合涂层体系中,高速电弧喷涂层的自封闭特性起到了积极的作用.     

热喷涂Zn-AI-Mg-RE涂层组织及耐蚀性能研究

采用高速电弧喷涂(HVAS)及粉芯丝材技术制备了Zn-Al-Mg-RE涂层.结合SEM、XRD、电位-时间曲线及极化曲线等试验方法对涂层腐蚀前后表面形貌、相组成、电化学腐蚀性能进行了表征和测试.结果表明,制备的Zn-Al-Mg-RE涂层组织致密,与基体结合良好,涂层中存在提高耐蚀性的尖晶石氧化物;涂层腐蚀过程中,表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物有效堵塞,从而阻止腐蚀反应的进行,其自封闭特性起到了积极作用.     

表面粗糙度对锌涂层防腐性能的影响

通过极化电阻及腐蚀电位长时间的测试,研究了电弧喷涂锌涂层在3．5％NaCl溶液中电化学行为。实验结果表明：锌涂层表面粗糙度在浸泡初期与腐蚀产物联合控制着腐蚀的过程,但以表面粗糙度的控制为主。浸泡后期主要表现为腐蚀产物的控制。     

高速电弧喷涂FeCrAl涂层和3Cr13涂层的冲刷腐蚀性能

采用液/固两相流冲刷腐蚀磨损实验机.研究了高速电弧喷涂FeCrAl涂层和3Cr13涂层在酸性浆料中不同试验条件下的冲蚀行为,并用扫描电镜分析了涂层冲蚀磨损后的表面形貌.结果表明:同一冲刷角度下,冲刷速度的提高加剧了涂层的损伤,FeCrAl涂层的冲蚀失重率远小于3cr13涂层,耐蚀性好的FeCrAl涂层以磨损为主,而耐蚀性差的3Cr-13涂层以腐蚀为主;同一冲刷速度下,两涂层均在冲蚀角为30°时失重率最高.低冲刷角度时,冲刷磨损机理以切削为主;高冲刷角度时,既有切削作用也有冲击作用.     

Cr元素含量对镍基合金涂层抗热腐蚀行为的影响

采用高速电弧喷涂技术在20G钢基体表面制备三种铬含量不同的镍基合金涂层.光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等技术对涂层微观组织结构、相组成及成分进行分析.选用摩尔比为7:3的Na₂SO₄+K₂SO₄水溶液涂敷刷在涂层表面,分析涂层在650℃下的抗热腐蚀性能.结果表明,涂层的腐蚀动力学曲线基本符合抛物线规律;四种涂层表面均形成了致密连续的NiO和Cr₂O₃保护膜.随着铬含量升高,涂层表面氧化膜中Cr₂O₃含量升高,NiO逐渐减少,涂层抗热腐蚀性能明显提高.Ni-30Cr,Ni-45Cr,Ni-50Cr涂层抗热腐蚀性能分别为20G钢基体的10,15和20倍;Ni-50Cr涂层抗腐蚀性能是美国Tafa 45CT材料的1.4倍.     

天然气井油管有机涂层的失效分析

目的研究有机涂层在天然气井高温、高压环境下的失效特征和失效原因,为天然气井井筒有机涂层应用提供建议。方法模拟含CO_2,H_2S等介质的气井井下环境,通过9轮次、1914 h的长周期浸泡试验,对比测试某种有机涂层试样的厚度、冲击韧性等物理、机械性能参数,分析涂层宏、微观形貌变化。结果经过反复升、降压的苛刻室内浸泡实验后,有机涂层逐步老化。耐磨值由最初的3.28 L/μm下降到2 L/μm左右;硬度值由最初的125下降到95左右;冲击韧性值由最初的37.6 J下降到浸泡890 h时的23.5 J左右,之后趋于平稳。1914 h后,涂层与碳钢基体界面结合性能变差,表面出现明显的局部腐蚀坑点。结论室内涂层试验与气井油管涂层现场生产中发生的失效特征类似,存在失重、减薄—鼓泡—膜下腐蚀、脱落的失效过程。为避免油管内涂层失效,提高防腐效果,建议:在油管生产加工过程中控制固化度,避免因固化度不足导致涂层缺陷;在工程作业中应避免钢丝作业、快速泄压等对涂层的潜在损伤;定期进行缓蚀剂加注,减轻腐蚀。     

饮用水水质对缺陷涂层腐蚀行为的影响

目的研究带缺陷环氧富锌涂层在不同水质的饮用水模拟溶液中的腐蚀机理,为饮用水输水管内壁涂层的选用提供建议。方法采用电化学阻抗谱(EIS)研究涂层浸泡过程中的电化学行为,分别采用扫描电子显微镜(SEM)、EDS能谱仪和拉曼光谱对腐蚀产物的形貌和成分进行分析。结果在含Ca2+较多的溶液中,缺陷处形成了致密的水垢,并在水垢附近形成了双层锈结构;在含Ca2+较少的溶液中,垢的生长受到限制,缺陷处布满黄锈,并且起泡现象严重。结论涂层在硬度较小的溶液中具有更好的抗渗性;而在硬度较大的溶液中更容易形成粗大而紧密堆积的碳酸钙柱状晶,覆盖在缺陷处形成水垢,阻碍涂层的阴极剥离和阴极起泡过程。对于输送软水的饮用水管道,内壁涂层的防划伤是关键;对于输送硬水的饮用水管道,内壁涂层的抗渗能力是关键。     

有机涂层防护性能与失效评价研究进展

简要综述了近年来评价有机涂层防护与失效的宏观与微观电化学方法。介绍了直流电化学极化、电化学阻抗谱(EIS)、电化学噪声(ENM)等宏观电化学测试方法,此类方法主要反映涂装材料的整体防护特性和老化失效规律;而微区电化学测量方法,如局部电化学阻抗(LEIS)、扫描开尔文探针(SKP)、扫描振动电极(SVET)、扫描电化学显微镜(SECM)和原子力显微镜(AFM)等,主要用于涂层局部或微缺陷的检测,以及界面层物理化学变化规律的研究。简述了应用这些方法所取得的成果,对进一步研究涂层失效具有一定指导意义。     

高速电弧喷涂制备锌基涂层在含钠和氯离子环境下的腐蚀行为(英文)

利用高速电弧喷涂技术在A3钢基体上制备了厚度约200μm的Zn-15Al和Zn-Al-Mg-RE涂层。利用铜加速盐雾试验考察了两种涂层在含钠和氯粒子环境下的腐蚀情况。利用扫描电镜研究了涂层在腐蚀前后的形貌变化规律,利用XRD分析了腐蚀产物的相结构,利用动电位极化曲线研究了两种涂层在3.5%氯化钠溶液中的腐蚀行为。结果表明,在含钠和氯粒子环境下,Zn-Al-Mg-RE涂层耐腐蚀性能优于Zn-15Al涂层。     

电弧喷涂层高温氧化行为

对3种电弧喷涂涂层进行了800℃高温氧化腐蚀试验，比较了不同含铬丝材电弧喷涂层的高温氧化行为，分析了涂层中铬的作用及其抗腐蚀机理，结果表明，含铬量对涂层的抗氧化性能有明显影响，含铬量越高，形成的保护性氧化铬膜越致密，相同时间形成的氧化膜越薄，腐蚀质量增值越低，由于粉芯丝材在喷涂过程中铬烧损较多，铬在涂层中的分布不均匀，形成的保护膜较疏松，使涂层抗蚀性降低。     

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。     

Corrosion Behavior of Arc Sprayed Nickel-Base Coatings

In this study, nickel-base cored wires were prepared by using NiCr strip to wrap metal powders of nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and chromium boron (CrB). Nickel-base coatings were prepared by electric arc spraying. Microstructures of Ni-Cr-Mo and Ni-Cr-B coatings were investigated using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive analysis (EDAX), and x-ray diffraction (XRD) analysis. The coatings have a compact surface and presented a bonding strength higher than 40 MPa. Potentiodynamic polarization measurements and salt-spray test were carried out to determine the corrosion behavior of the coatings. The results showed that Ni-base coatings containing Mo (5%) or B (2-4%) had better antichlorine ion corrosion performance than that of Ni-base coatings without Mo element, and PS45 (Ni-Cr-Ti) coating. The antichlorine ion corrosion coatings could be used for resolving the corrosion protection problem of the equipment and piping contacting sour, alkali, salt liquid in petrochemical engineering applications. This article is an invited paper selected from presentations at the 2007 International Thermal Spray Conference and has been expanded from the original presentation. It is simultaneously published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2007.     

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)3种不同Al含量的Zn-Al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,3种Zn-Al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%;3种涂层与基体的平均拉伸结合强度都大于11MPa,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。     

热处理对铁基TiC复合涂层的组织及磨损性能的影响

采用电弧喷涂技术在低碳钢Q235基体上制备铁基TiC复合涂层,利用箱式电阻炉对涂层进行400、500、600、700和800℃的热处理,研究其对铁基TiC复合涂层组织和磨粒磨损性能的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层的显微组织结构、磨损表面和相组成进了分析和研究。结果表明:热处理对Fe-TiC复合涂层的组织、硬度和耐磨性有显著影响,500~700℃热处理能够改善电弧喷涂铁基TiC涂层的耐磨性;500℃热处理后的涂层具有较好的耐磨损性能;随着热处理温度的增加,涂层中出现更多的氧化物相,涂层的磨损机理由犁沟切削和脆性脱落逐步转化为以脆性脱落为主。     

高速电弧喷涂锌涂层性能研究

使用高速电弧喷涂枪和普通电弧喷涂枪分别制备锌涂层。通过对结合强度、孔隙率、粒子尺寸和粒子飞行速度的测试表明,高速电弧喷涂比普通电弧喷涂的粒子尺寸减小,飞行速度提高,制备的锌涂层结合强度高,孔隙率低。对两种锌涂层进行的强化腐蚀试验表明,封孔处理后的高速喷涂锌涂层具有较好的抗腐蚀性能。     

等离子喷涂镍基合金涂层的组织与耐蚀性

采用等离子热喷涂技术在N80钢表面制备了镍基合金涂层,利用SEM/EDS和XRD以及电化学测试、盐雾试验等方法,对镍基合金涂层的微观组织和腐蚀性能进行了研究。结果表明:镍基合金涂层由单质Ni相及固溶体Cr1.2Ni2.88、FeNi3、MoO2和CuO组成。在5%NaCl溶液中,镍基合金涂层的腐蚀电流密度为1.2823×10-6 A/cm2,仅为N80钢的1/50。在饱和二氧化碳的地层水+3.5%NaCl溶液的酸性环境中,镍基合金涂层的腐蚀电流密度为1.074×10-6 A/cm2,仅为N80钢的1/25。在两种腐蚀环境条件下,镍基合金涂层的极化曲线均有明显的钝化趋势,具有良好的耐蚀性能。在盐雾腐蚀环境中,镍基合金涂层的腐蚀速率是N80钢的1/3,显著提高了基体的抗腐蚀性能。     

复合涂层体系浸泡失效过程电化学阻抗谱特征

通过电化学阻抗技术研究了环氧防锈底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆 (P1) 和环氧防锈底漆/氯化橡胶面漆 (P2) 两种复合涂层体系在60 ℃,3.5%NaCl溶液中恒温浸泡失效过程,得到不同浸泡时期的电化学阻抗谱,分析了电化学阻抗谱中Bode图,涂层电阻,高频电容及特征频率的变化特征.结果表明:在浸泡初期,复合涂层体系低频阻抗值和涂层电阻下降较快,而后下降速率减缓,浸泡中期出现小幅度波动现象;高频电容和特征频率前期增大缓慢,后期增大速率加快,浸泡中期出现小幅度波动.