热浸镀Zn-Al-Mg镀层力学性能研究进展

镀层的力学性能是影响涂镀产品服役寿命的关键。综述了热浸镀Zn-Al-Mg镀层力学性能(附着力、抗裂性、耐磨性、硬度和强度)的评价方法;归纳总结了合金成分中Al、Mg、Si等元素含量,以及热浸镀工艺中热浸镀温度和时间对镀层力学性能影响的研究进展。为了获得耐蚀性能与力学性能俱佳的Zn-Al-Mg镀层,指出应深入研究镀层组织与各力学性能指标之间的对应关系,积极探索不同钢种的热浸镀温度及时间工艺窗口,并将材料基因工程技术、机器学习技术与Zn-Al-Mg镀层性能研究相结合,以更快速、精准地实现Zn-Al-Mg镀层成分设计及组织性能预测,从而指导实际生产。     

对比研究热浸镀55%Al-Zn镀层与Zn镀层在盐水中的腐蚀机理

用盐雾腐蚀和浸泡腐蚀两种方法对比研究了热浸镀55%Al-Zn镀层和Zn镀层在盐水环境中的腐蚀行为。用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了清除腐蚀产物后镀层表面组织和横截面形貌特征。热浸镀55%Al-Zn镀层在盐雾腐蚀288h时的失重率约为Zn镀层的1/2,说明55%Al-Zn镀层具有更好的耐蚀性。用电化学阻抗谱方法分析镀层的腐蚀机理,认为55%Al-Zn镀层腐蚀前期由扩散控制,后期由于极化电阻的减小,电荷转移增多;而Zn镀层腐蚀前期是由于极化电阻减小,电极表面以电荷转移过程为主,后期表现出扩散特征。     

Zn-Al-Mg合金镀层钢丝热浸镀工艺研究

锌铝镁镀层耐蚀性远强于传统纯锌镀层,介绍了一种适用于钢丝类基材的热浸镀锌铝镁镀层工艺:采用Zn-6％Al-3％Mg热浸镀镀液所制备镀层具有较高耐蚀性及力学性能;采用新型助镀剂的溶剂法(干法)所制备钢丝镀层质量高、污染小;镀层厚度随浸镀温度及浸镀时间的增加以不同速率增长;在浸镀温度470～500℃、浸镀时间60～120s...     

热镀Zn－Al—Mg系合金镀层钢板的大气腐蚀行为

日本日新制钢公司技术研究所采用加速腐蚀试验对热镀Zn-Al—Mg合金镀层钢板的耐蚀性进行了研究和评价。有关的试验和结果介绍如下。     

热浸铝镀层在氯化铵环境中的腐蚀行为研究

目的研究改进工艺热浸铝后的炼化加氢换热器管束在不同氯化铵环境下的耐腐蚀性能,并对其耐蚀机理进行分析。方法采用改进的热浸铝工艺对20#钢、15CrMo钢和321不锈钢进行表面处理,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪对镀层厚度、组织和成分进行分析,采用氯化铵垢下腐蚀实验和高温高压釜模拟工况实验评价热浸铝镀层的耐氯化铵腐蚀性能。结果 20#钢、15CrMo钢和321不锈钢热浸铝层无表面缺陷,热浸镀铝层厚度均≥0.080 mm,镀层结构主要由纯Al层、Fe-Al合金层以及少量的Al_2O_3组成。在潮湿氯化铵条件下,20#钢和15CrMo钢的腐蚀速率均随着温度的升高而明显增大,80℃时的腐蚀速率分别达到21.6mm/a和19.9mm/a;321不锈钢有明显点蚀现象。热浸镀铝后,在相同介质中放置一个月,发现三种试样没有腐蚀现象出现。高温高压釜模拟工况实验后,热浸铝镀层表面同样也没有腐蚀现象发生。结论采用改进工艺获得的20#钢、15CrMo钢和321不锈钢换热器管束热浸铝镀层质量符合国家标准要求,潮湿氯化铵垢下腐蚀实验和高温高压釜模拟工况实验结果证实,热浸铝镀层在氯化铵服役环境下具有良好的防腐性能。     

热浸镀55Al-Zn-1.6Si合金镀层在NaCl溶液中的腐蚀行为

用盐雾试验和电化学阻抗谱法研究了热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金镀层和某商用热浸镀锌层在5%NaCl溶液中的腐蚀行为,并用光学显微镜和扫描电镜分析了清除腐蚀产物后镀层表面组织形貌特征.结果表明,热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金镀层耐盐雾腐蚀性约为商用热浸镀锌层的2.5倍.商用热浸镀锌层腐蚀表现出显著的扩散控制特征,而热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金镀层腐蚀主要由电极表面电荷转移过程所控制.     

热浸镀层在青岛站的海水腐蚀行为对比(Ⅰ)——全浸区

开展了热浸镀锌（GI）、锌-5%铝-稀土（GF）和锌-55％铝-1．6％硅（GL）镀层钢板在青岛站的全浸区海水腐蚀测试，并利用质量损失腐蚀测试、显微结构分析和电化学测试，研究了3种镀层钢板的海水腐蚀行为。结果表明：GI镀层的腐蚀电流密度最大，在流动海水中以很快的速度溶解而又难于形成稳定的保护性腐蚀产物膜，耐海水腐蚀性能最差；GF和GL镀层的腐蚀电流密度较小，腐蚀产物具有抑制保护性，表现出较为优异的耐海水腐蚀性能。对位于海水全浸区的钢材基体提供1年保护期所需的镀层最小厚度分别为：GI镀层45pm；GF镀层18pm；GL镀层25pm；3种镀层在海水全浸区的耐蚀性强弱顺序依次为：GL〉GF〉GI；如果考虑到局部腐蚀，那么GF镀层可能会比GL具有更强的综合优势。     

热浸镀层在青岛站的海水腐蚀行为对比(Ⅱ)——潮差区

测试了热浸镀锌（GI）、锌-5%铝-稀土（GF）和锌-55%铝-1.6%硅（GL）镀层钢板在青岛站的潮差区海水腐蚀行为,并利用腐蚀质量损失测试和显微结构分析,首次研究了3种镀层钢板的海水潮差区腐蚀行为。结果表明：3种镀层在潮差区均出现不同程度的生物污损,与全浸区相比其腐蚀速度明显降低;GI镀层溶解速度最快,氧化膜保护效果不佳,耐腐蚀性能最差;GF镀层的耐蚀性明显提高,潮差区的充气条件又促进了镀层的钝化,表现出较为优异的耐腐蚀性能;由于保护性的锌的腐蚀产物被滞留在富铝的枝晶网络中,比较充分的充气条件又促进了镀层富铝相的钝化,GL镀层在海水潮差区表现出最佳的腐蚀性能。对位于海水潮差区的钢材基体提供1 a保护期所需的镀层最小厚度分别为：GI镀层25μm;GF镀层12μm;GL镀层3μm;GF和GL镀层在潮差区的耐蚀性分别是厚度相当的GI的3倍和5倍。     

热浸镀镀层厚度的动态控制方程

利用简化的动态模型过程，推导了热浸镀条件下的膜层厚度控制方程，并通过实验手段对此方程作了验证.结果表明，该方程作为工程快速估算是可行的.      

桥梁缆索钢丝热浸镀Zn-Al-Mg镀层的组织与耐蚀性能研究

目的 研究Mg元素含量对桥梁缆索钢丝微观组织及耐蚀性能的影响,在保证桥梁缆索强度要求的同时,进一步增强其耐蚀性能.方法 在450℃左右,在桥梁缆索钢丝表面热镀Zn-Al-xMg(x=0.5,1.0,1.5)镀层.使用扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)研究镀层的组织结构特征.通过中性盐雾试验,表征钢丝Zn-5Al-xMg(x=0.5,1.0,1.5)镀层的腐蚀速率.用X射线衍射仪(XRD)探究镀层与腐蚀产物的具体成分.利用电化学工作站测试Mg元素含量变化时Zn-Al-Mg镀层的腐蚀行为变化规律.结果 Zn-5Al-xMg镀层组织主要由Zn-Al-MgZn2三元共晶相、富Zn相与少量富Al相组成.Mg元素的加入使得镀层的自腐蚀电流密度降低,促进了覆盖性优异且难溶的Zn5(OH)8Cl2·H2O的生成,阻止了镀层表面腐蚀后产生无保护性的ZnO,防止基体发生腐蚀.分析阻抗与中性盐雾试验结果可以发现,随着Mg元素含量的增加,Zn-5Al-Mg镀层的电化学交流阻抗值不断增大,腐蚀速率不断降低.结论 当Mg元素含量为1.5％(质量分数)时,Zn-5Al-xMg镀层的耐蚀性能最佳,Zn-5Al-1.5Mg镀层的耐蚀性能约为Zn-5Al镀层的2.4倍.     

锌铝镁镀层和纯锌镀层在典型大气环境中初期腐蚀行为研究

目的 增加对不同大气环境中锌铝镁镀层钢腐蚀行为的了解,研究中国地区不同气候条件下1 a内锌铝镁镀层钢腐蚀产物的组成和腐蚀速率。方法 采用SEM、GDS、XRD研究了纯锌(GI)镀层材料和锌铝镁合金(ZM)镀层材料的结构,对比研究了GI镀层和ZM镀层在吐鲁番、江津、青岛以及万宁4个大气试验站的腐蚀试验。结果 万宁GI的腐蚀速率为ZM的4.56倍,江津GI的腐蚀速率为ZM的3.76倍,青岛GI的腐蚀速率为ZM的2.84倍,吐鲁番GI的腐蚀速率为ZM的2.42倍,对于GI镀层和ZM镀层,按腐蚀速率从大到小的顺序依次为万宁、青岛、江津、吐鲁番。江津和万宁GI镀层的自腐蚀电流密度较小,万宁ZM镀层的自腐蚀电流密度最小。锌的大气腐蚀速率主要受相对湿度、氯离子含量、SO2含量等影响,主要通过影响腐蚀产物组成来影响锌的腐蚀速率。腐蚀产物的保护性受其化学组成、导电性、黏附性、致密性、溶解性、厚度、形态和亲水性等因素影响,不同的锈层结构对阴极氧还原的抑制作用不一样,高氯环境对GI的保护性腐蚀产物Zn5(CO3)2(OH)6有较大的破坏性,在高碱性环境下,容易使腐蚀产物转变成疏松导电的ZnO。在高氯环境中,由于镀层中MgZn2的阳极溶解,释放出可与OH反应的Mg²⁺以形成氢氧化镁(Mg(OH)2)。在ZM表面用Mg(OH)2代替氧化锌被认为可以降低阴极氧还原反应(ORR),具有缓冲阴极位置的pH值升高的作用,能使碱式碳酸锌变得稳定,显著提升耐腐蚀性。结论 ZM镀层材料在高盐高湿环境下能形成稳定的腐蚀产物,降低阴极氧还原速率,在典型大气环境下具有广阔的应用前景。     

Corrosion Behavior of 304 Stainless Steel Exposed to a Simulated Salt Lake Atmosphere

The corrosion behavior of stainless steel exposed to a simulated salt lake atmosphere has been investigated by analyzing the evolution of surface morphologies and corrosion products, the initiation and development of pits, and the electrochemical characteristics. The results indicated that(Mg_6Fe_2(OH)_(16)(CO_3)(H_2O)_(4.5))_(0.25), a layered double hydroxide, has been detected for the first time in the corrosion products formed on stainless steel exposed to a simulated salt lake atmosphere. The specimens exposed to MgCl_2 deposit conditions were corroded more severely than those exposed to NaCl deposit conditions, which was attributed to the differences in the deliquescence relative humidity and efflorescence relative humidity values of MgCl_2 and NaCl. In addition, a special corrosion morphology consisting of a concentric circle of yellowish material was observed on the specimens exposed to MgCl_2 deposit conditions, which was attributed to the formation of Mg(OH)_2, inhibiting the diffusion and migration of OH~- ions to the anode region. The maximum pit depth followed a power function with respect to corrosion time. The corrosion mechanism of stainless steel exposed to a simulated salt lake atmosphere is also discussed.     

热镀锌层在模拟湿热酸性大气环境中的耐蚀性研究

目的研究Q420钢表面热镀锌工艺中,Zn和Zn-Al-Ni-RE合金镀层在酸性铜离子加速盐雾试验条件下的耐蚀性能。方法 Q420钢表面预处理后进行热镀锌,根据GB 6460—1986进行铜加速醋酸盐雾腐蚀试验,对比纯Zn镀层与Zn-Al-Ni-RE合金镀层的耐蚀性。结果 Ni,RE等元素的加入使镀层表面光亮,组织更加细密。在酸性铜离子加速实验进行到192 h时,纯锌镀层的腐蚀质量损失是合金镀层的2.7倍;72 h后纯锌镀层出现红锈,120 h后合金镀层出现红锈,说明Zn-Al-Ni-RE合金镀层比纯Zn镀层更耐腐蚀。结论通过适量添加Al,Ni与稀土元素,能使Q420钢合金镀层的耐蚀性能大幅度提高。     

湿热工业-海洋大气中铝对桥梁钢耐蚀性的影响

通过周期浸润加速腐蚀试验、腐蚀失重试验、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学测试等方法,研究了湿热工业-海洋大气环境中,铝对桥梁钢耐蚀性的影响。结果表明:试验钢的腐蚀过程遵循幂函数分布规律,锈层以向内生长为主;铝具有强化铁素体组织、抑制腐蚀产物结晶和促进具有保护作用的细晶氧化物膜生成等优势,有利于提高试验钢的耐蚀性,但铝氧化物容易与含硫酸发生反应,使锈层中形成较多的锈巢和裂纹;随腐蚀时间的延长,裂纹增多,锈巢增大,锈层结构不断被破坏,到腐蚀后期,生成垂直裂纹,加速了腐蚀性粒子的入侵,最终导致腐蚀速率上升,钢基体腐蚀恶化。     

Hot Corrosion Behavior of a High Velocity Arc-Sprayed Fe-Cr-B-C Coating

A Fe-Cr-B-C coating was prepared by electric arc spraying process to prevent the boiler tubes from hot corrosion at elevated temperatures.A hot corrosion resistance test was conducted in a mixed molten salt of Na2SO4 and K2SO4(7:3)at 700 ℃for a total period of 156 h.The microstructure and phases of the coatings before and after exposed to the hot corrosion were investigated by scanning election microscopy(SEM),optical microscopy(OM)and X-ray diffraction(XRD).The hardness and porosity were analyzed.The hot corrosion behavior of the coatings was examined by the measurement of corrosion mass gain and the observation of corrosion morphology.The results show that some splats of particles are formed on flat substrate surfaces and the coatings have a dense typical layer structure of electric arc thermally spraying deposits.Some amorphous phase exist in the coating.The coatings have an excellent resistance to hot corrosion.The formation of oxides of chromium on the exposed surface may be contributing better resistance to hot corrosion.The corrosion of the coatings follows the oxidation and sulfidation mechanism.     

模拟海洋大气环境中丙烯酸聚氨酯涂层的失效规律

针对丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂层在沿海大气环境使用中的问题,采用电化学阻抗谱(EIS)技术、数值分析技术,研究了40℃模拟海洋大气环境中涂层内水分的扩散过程。结果表明,涂层内水分的扩散过程的lnCc-t1/2曲线可分为两个阶段:线性增加阶段和缓慢增加阶段。计算得到第一阶段涂层中水分的扩散系数D为5.45×10-10 cm2/s。研究还发现,海洋大气环境下聚氨酯涂层老化过程大致可分为三个阶段:水渗透过程、涂层下金属腐蚀过程和涂层完全失效过程。     

热浸镀镍基合金涂层组织及腐蚀行为

采用热浸镀技术在Q235钢表面制备了镍基合金涂层,采用XRD和SEM-EDS研究了涂层腐蚀前后的相组成、形貌和成分,并探讨了腐蚀机理.结果表明:涂层中有多种形态的析出物,涂层与基体之间存在宽5～8μm的过渡带;盐雾试验后,涂层表面腐蚀产物为Ni(OH)2,Fe3O4和Fe+3O(OH),平均腐蚀速率大约为1.18×10-7g/(h·mm2);腐蚀首先发生在显微孔洞或析出相边界处,表现为局部腐蚀特征.     

海洋大气环境中电镀锌板的腐蚀行为与机理

通过2 a现场暴晒实验,采用腐蚀形貌宏观观察、SEM、XRD及失重法,对电镀锌板在青岛和西双版纳大气环境中的腐蚀行为进行了研究。通过电化学阻抗谱研究了电镀锌板在不同Cl^-浓度溶液中的腐蚀电化学行为。结果表明：电镀锌板在青岛和西双版纳大气环境中的平均腐蚀速率分别为0.76和0.1935 μm/a,在青岛大气环境中暴晒2 a后局部有红锈产生,主要腐蚀产物为Zn₅(OH)₈Cl₂H₂O,ZnO和Zn(OH)₂,在西双版纳大气环境中表面有少量白色锈点,主要腐蚀产物为2ZnCO₃3Zn(OH)₂,ZnO和Zn(OH)₂。电镀锌板在青岛和西双版纳大气环境中主要表现为均匀腐蚀,并伴有局部不均匀坑蚀;青岛大气环境中的Cl^-使电镀锌板在青岛大气环境中的腐蚀加剧。     

共渗制备NiCrAlY涂层及抗高温腐蚀研究

采用热扩散的方法在高温合金K417G基体上制备了NiCrAlY涂层,经测定,涂层以β–NiAl相为主,Cr以固溶态和AlCr(x)相同时存在。1000和1100℃恒温氧化试验表明,NiCrAlY涂层显著提高了合金的抗氧化性,氧化膜致密稳定的Al2O3为主,300h后氧化膜没有明显的剥落。对基体合金和涂层试样进行了900℃,NaCl/Na2SO4(25:75)融盐环境的热腐蚀试验。结果表明,NiCrAlY涂层氧化膜完整,涂层内硫化物含量低,有效提高了抗热腐蚀性能。