The Corrosion Behavior of Cold Sprayed Zinc Coatings on Mild Steel Substrate

Zinc and its alloy coatings have been used extensively for the cathodic protection of steel. Zinc coating corrodes in preference to the steel substrate due to its negative corrosion potential. Numerous studies have been conducted on the corrosion behavior of zinc and its alloy coatings deposited using several techniques viz., hot dip galvanizing, electrodeposition, metalizing or thermal spray etc. Cold spray is an emerging low temperature variant of thermal spray family which enables deposition of thick, dense, and pure coatings at a rapid rate with an added advantage of on-site coating of steel structures. In the present study, the corrosion characteristics of cold sprayed zinc coatings have been investigated for the first time. In addition, the influence of heat treatment of zinc coating at a temperature of 150 °C on its corrosion behavior has also been addressed.     

盐雾环境下X70管线钢等离子喷涂铝涂层的腐蚀行为

目的研究X70管线钢的防腐工艺,以延长其使用寿命。方法采用等离子喷涂方法在X70管线钢基体表面制备铝涂层,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对涂层表面、界面质量和微观形貌进行分析。利用盐雾腐蚀试验,对比分析涂层对基体的保护作用机制。结果涂层为富铝层,主要以富铝脆性物相存在,并受环境空气的影响,涂层出现孔洞、裂纹和未熔颗粒等缺陷。涂层表面因铝粉颗粒尺寸差异,颗粒间熔融状态不同,导致表面铝元素呈波浪式分布。涂层界面结合处,铁、铝元素相互渗透,形成Fe-Al冶金结合,增加了涂层结合强度。热处理后,未熔颗粒及部分金属氧化物熔化并填充涂层缺陷,减小了表面粗糙度和孔洞率,提高了涂层质量。盐雾腐蚀16h后,未喷涂涂层试样表面出现了严重的点蚀现象,影响了管线钢的使用寿命。喷涂铝涂层试样在盐雾腐蚀试验120h后,表面出现了轻微腐蚀现象。结论涂层表面形成了致密氧化膜,避免了腐蚀介质和基体直接接触,提高了X70管线钢的耐腐蚀性。     

电弧喷涂铝青铜涂层的力学性能

铝青铜是一种重要的电弧喷涂涂层材料.为了使其得到更大范围的应用,对电弧喷涂铝青铜涂层的某些力学性能(涂层与钢基体的抗拉结合强度、涂层与钢基体的剪切强度、涂层自身结合强度、涂层的硬度、涂层的摩擦磨损性能)进行了测试与研究.结果表明,该涂层具有很好的综合力学性能,可以胜任多种机械零部件的使用要求.铝青铜涂层特有的微观组织结构使其具有优良的抗摩擦磨损性能,适合用作钢铁机件的对偶摩擦材料.     

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.     

NiCrMo涂层在750℃硫酸盐中的热腐蚀行为

针对石油及化工设备在苛刻高温腐蚀条件下工作,其零件腐蚀破坏日益严重的现状,采用Q235钢为基体材料,对自行研制的NiCrMo涂层在750℃涂盐腐蚀中的热腐蚀行为进行了研究,并与母材Q235钢的性能进行了比较.采用金相显微镜、配有能谱分析仪的扫描电镜以及X射线衍射仪等检测设备对腐蚀产物的形貌和相组成等进行了分析.结果表明,在母材Q235钢表面涂覆层镍铬含量一定,有适当钼的NiCrMo涂层时,能形成对涂层进行保护的氧化膜,提高母材Q235钢的耐高温热腐蚀性能.这种镍基合金制备成涂层具有优良的抗热腐蚀性能,适于作为石油化工设备的防护材料.     

NiCrMo涂层在750℃硫酸盐中的热腐蚀行为

针对石油及化工设备在苛刻高温腐蚀条件下工作,其零件腐蚀破坏日益严重的现状,采用Q235钢为基体材料,对自行研制的NiCrMo涂层在750℃涂盐腐蚀中的热腐蚀行为进行了研究,并与母材Q235钢的性能进行了比较.采用金相显微镜、配有能谱分析仪的扫描电镜以及X射线衍射仪等检测设备对腐蚀产物的形貌和相组成等进行了分析.结果表明,在母材Q235钢表面涂覆层镍铬含量一定,有适当钼的NiCrMo涂层时,能形成对涂层进行保护的氧化膜,提高母材Q235钢的耐高温热腐蚀性能.这种镍基合金制备成涂层具有优良的抗热腐蚀性能,适于作为石油化工设备的防护材料.     

Zn-Al伪合金涂层的耐蚀性能研究

目的提高电弧喷涂锌铝合金涂层中Al的含量。方法用纯铝丝和Zn80Al20合金丝在Q235钢表面制备Zn-Al伪合金涂层,通过中性盐雾试验和电化学试验,与纯铝涂层和Zn-Al合金涂层进行对比,分析比较三种涂层在氯离子存在环境中的腐蚀行为。结果 Zn-Al伪合金涂层表现出了较高的活化能力和较低的腐蚀速度。结论 Zn-Al伪合金涂层的耐蚀性能优于纯铝涂层和Zn-Al合金涂层。     

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。     

Corrosion Behavior of Thermally Sprayed NiCrBSi Coating on 16MnR Low-Alloy Steel in KOH Solution

NiCrBSi coatings were selected as protective material and air plasma-sprayed on 16MnR low-alloy steel substrates. Corrosion behavior of 16MnR substrates and NiCrBSi coatings in KOH solution were evaluated by polarization resistance (R _p), potentiodynamic polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy, and immersion corrosion tests. Electrolytes were solutions with different KOH concentrations. NiCrBSi coating showed superior corrosion resistance in KOH solution compared with the 16MnR. Corrosion current density of 16MnR substrate was 1.7-13.0 times that of NiCrBSi coating in the given concentration of KOH solution. By contrast, R _p of NiCrBSi coating was 1.2-8.0 times that of the substrate, indicating that the corrosion rate of NiCrBSi coating was much lower than that of 16MnR substrate. Capacitance and total impedance value of NiCrBSi coating were much higher than those of 16MnR substrate in the same condition. This result indicates that corrosion resistance of NiCrBSi coating was better than that of 16MnR substrate, in accordance with polarization results. NiCrBSi coatings provided good protection for 16MnR substrate in KOH solution. Corrosion products were mainly Ni/Fe/Cr oxides.     

大跨径钢箱梁桥面铺装层下喷锌涂层腐蚀行为

本工作研究大跨径钢箱梁桥面锌涂层腐蚀规律。采用电化学工作站研究粘结层在完好状态、嵌入刻划破损和电化学剥离破损时锌涂层腐蚀阻抗、极化曲线和腐蚀电位变化,用扫描电镜观察界面腐蚀形貌,用X射线衍射仪分析腐蚀产物等腐蚀规律,采用伺服试验机对铺装层体系进行剪切试验。试验结果表明,腐蚀介质通过沥青混凝土铺装层-沥青粘结层-防腐蚀涂层体系腐蚀锌涂层,沥青粘结层嵌入刻划破损下锌涂层腐蚀明显高于粘结层剥离破损。粘结层-锌涂层之间存在界面腐蚀,使沥青混凝土铺装的抗剪切结合力下降50%以上,界面锌涂层腐蚀产物主要有ZnO、Zn_5(CO_3)_2(OH)_6、Zn_5(OH)_8Cl_2H_2O等,锌的腐蚀速度受电荷传递和离子扩散控制,界面锌涂层腐蚀为车载下的桥面沥青混凝土铺装局部位移和开裂创造了条件。     

不锈钢表面等离子喷涂梯度涂层耐蚀性能的研究

利用等离子喷涂技术在不锈钢表面喷涂由底层（NiCrAlY）和面层（ZrO2＋Y2O3）组成的梯度涂层。用SEM和XRD方法表征了梯度涂层的显微组织和相结构;用显微硬度仪测量涂层的显微硬度;采用CS300P型电化学腐蚀工作站检测了梯度涂层的耐蚀性能。结果表明,在不锈钢表面等离子喷涂NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）梯度涂层的厚度约为300μm,相成分主要是ZrO2和Ni3Al,显微硬度值达到1000HV;在1．0mol／L的稀硫酸腐蚀液中,喷涂后的试样表面腐蚀速率显著减慢,耐蚀性能得到明显提高。     

镍铬合金与其电弧喷涂层腐蚀行为研究

模拟燃煤锅炉气氛进行了800℃热腐蚀试验，比较了镍基合金材料与其电弧喷涂层的腐蚀行为，讨论了其抗腐蚀机理。结果表明在试验条件下，镍铬合金表面首先生成了氧化镍和氧化铬的混合层，随后铬发生均匀内氧化，生成氧化铬层。而涂层表面的镍铬尖晶石氧化物薄膜有利于涂层中的铬发生选择性氧化，形成氧化铬和NiCr2O4尖晶石保护膜，使涂层具有良好的抗热腐蚀性能。     

含Cr钢在Al液中腐蚀行为研究

采用熔炼法制备含Cr2%、4%、6%(质量分数)的低碳合金钢试样,并对试样进行A<,1>熔点以上不同温度、不同时间的腐蚀试验.结果表明:腐蚀温度越高,试样腐蚀失重越显著,腐蚀温度是主要影响因素之一;Cr元素可有效缓解腐蚀.含Cr量越高耐蚀性越好,单位时间失重率越低;钢在Al液中的腐蚀是在扩散、金属间化合物生成和脱落、熔解的过程中进行的,Cr元素影响这些过程,进而影响腐蚀.     

P91钢亚音速喷涂NiCr/Cr3C2涂层的热腐蚀行为研究

采用亚音速火焰喷涂方法在P91钢上制备了NiCr/Cr3C2涂层,研究了样品在600,650和700℃的80 ％Na2 SO4 +10％K2SO4+10％KCl(质量分数,后同)混合熔融盐中的热腐蚀行为,利用XRD和SEM分析了表面成分和结构.结果表明:喷涂NiCr/Cr3 C2涂层样品在热腐蚀过程中,腐蚀产物从样品表...     

60Si2Mn钢高速电弧喷涂耐磨涂层的摩擦磨损性能

为提高旋耕刀的耐磨性并延长其使用寿命,利用高速电弧喷涂技术在旋耕刀材料60Si2Mn钢表面制备NiAl粘结层与Ni-Al2O3、Cr2O3、SiC、Cr、Ti和Fe构成的耐磨涂层。经XRD、显微组织分析及硬度测试得到,耐磨涂层由Fe9.64Ti0.36、FeAl、Al2O3和SiO2多相组成,组织均匀致密,表面硬度达到1 037 HV0.2,比传统淬火、中温回火的表面硬度提高69%,表层硬度最高达到1 202HV0.2。摩擦磨损试验结果表明,耐磨涂层与传统淬火、中温回火相比,体积磨损量下降60%,摩擦因数降低44%,电弧喷涂涂层有效的降低了摩擦和磨损,改善了材料的耐磨性。     

高速电弧喷涂铝涂层性能试验研究

本文对高速电弧喷涂铝涂层和普通电弧喷涂铝涂层进行了对比试验研究。结果表明：高速电弧喷涂粒子束更加集中,粒子的飞行速度显著提高,粒子的雾化效果明显改善。高速电弧喷滁铝涂层具有结合强度高、硬度高、孔隙率低、组织致密等特点。     

冷喷涂铝涂层在海水中的腐蚀行为研究

利用电化学测试手段研究冷喷涂铝涂层在海水环境中的腐蚀行为,并研究了冷喷涂铝涂层在中性盐雾中腐蚀速度的变化规律.结果表明,海水环境中冷喷涂铝涂层表面覆盖致密稳定的腐蚀产物,有效阻止了腐蚀介质向涂层内部的渗透,腐蚀速度随腐蚀时间的增加迅速降低.     

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的白腐蚀电位始终正移、腐蚀电流不断降低,耐腐蚀性能更为优异.     

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。     

Al-Ti-Si-RE高速电弧喷涂层热震与电化学腐蚀行为

通过对Al-Ti-Si-RE涂层抗热震性能以及热震前后电化学腐蚀行为分析研究,发现Al-Ti-Si-RE涂层在500℃时能够保持良好的抗热震性能,且在热震前后耐电化学腐蚀性能没有明显下降,主要原因是Ti在高速电弧喷涂过程中,与Al结合反应放热,使涂层与基体"冶金结合"部位增多,提高了涂层结合强度。同时经透射电镜(TEM)观察,喷涂层中晶粒尺寸较小,且Al与钛铝金属间化合物具有良好共格关系,降低了Al-Ti-Si-RE涂层开裂敏感度。另外Al-Ti-Si-RE涂层具有发达的"骨架"结构,电化学腐蚀过程中形成的Al氧化物能够有效填充到"骨架"孔隙和热震引起的微裂纹当中,对涂层同时起到"自封闭"与"自修复"作用,使其更加致密并兼具良好抗热震性能与耐电化学腐蚀性能。