热镀锌铝镁镀层的切边保护性能和耐腐蚀机理

采用SEM观察了成分不同热镀锌合金镀层的微观结构和镀层腐蚀后的表面形貌,用电化学和循环腐蚀试验分析镀层钢板的腐蚀行为和耐蚀性能,并用XRD分析镀层表面腐蚀产物的相组成。结果表明:热镀锌铝镁镀层中Al、Mg及Zn2Mg相的存在可以使镀层表面形成稳定的化合物,降低电化学试验时镀层的电流密度和溶解速度;镀层中的共晶相可以使Mg元素在镀层中均匀分布,从而抑制阴极反应;镀层腐蚀后形成的Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O是不溶性的胶状腐蚀产物,可以有效隔断镀层与外界物质间的电子传输。腐蚀初期,Zn2Mg优先溶解,为腐蚀产物提供足够的Mg元素,部分Mg元素进入Zn的腐蚀产物中,形成Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn4CO3(OH)6·H2O。而Al3+和Mg2+的存在可以降低镀层中Zn4CO3(OH)6·H2O脱水形成无保护作用Zn O的趋势,增加Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O等腐蚀产物的量,且Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn4CO3(OH)6·H2O填充于腐蚀缝隙中可以进一步阻止腐蚀的发生,使得镀层表面获得更低的电位,因而对阳极的分层扩散驱动力变小,降低切边部位在长期腐蚀中的溶解情况,提高镀层的耐蚀性能和切边保护性能。     

AZ31镁合金表面一步法合成原位镁铝水滑石转化膜（英文）

通过尿素水解法在AZ31镁合金表面原位合成纳米尺度的层状双金属氢氧化物(水滑石)转化膜,并提出成膜机理。首先,溶解的Mg2+离子沉积形成含有MgC O3和Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O的前驱体膜;然后,前驱体膜在碱性条件下转化为高结晶的Mg(OH)2;最后,Mg(OH)2中的Mg2+离子被Al3+离子取代,Mg(OH)2转化为更稳定的水滑石层状结构,同时层间OH-与溶液中的CO2-3发生离子交换,因此形成水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O)膜。结果表明,以互锁的片状纳米结构和离子交换性能为特征的水滑石膜可以有效提高AZ31镁合金的耐蚀性。     

Mg对Zn-6%Al镀层凝固组织的影响及耐腐蚀性的研究

研究了Mg含量对Zn-6%Al合金镀层凝固组织及其耐腐蚀性能的影响。结果表明,Mg对合金镀层凝固组织和耐腐蚀性的影响明显,当Mg含量在3%以内时,随着Mg含量的增加,镀层凝固组织中出现了耐腐蚀相MgZn2,晶粒不断细化,形成了Zn/Al/MgZn2三元共晶,并且随着Mg含量升高更加均匀致密,镀层的耐腐蚀性不断增强;当Mg含量达到3%时,镀层的耐腐蚀性能最好;Mg添加量超过4%后,镀层耐蚀性有所下降,进一步添加Mg镀层会出现漏镀等质量缺陷。XRD分析表明,含Mg镀层表面经过盐雾腐蚀后主要形成具有优良耐腐蚀性的腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2.H2O,Mg促进了腐蚀产物Zn(OH)2向Zn5(OH)8Cl2.H2O的转变,有利于镀层耐腐蚀性的提高。     

新型达克罗涂层的制备与组织结构

目的 制备环保的无铬达克罗涂层,研究涂层烧结和腐蚀前后微观组织结构的变化,探究涂层的防腐机制。方法 用锌铝合金粉替代锌铝混合粉,钼酸盐和硅烷偶联剂取代铬酸盐制备无铬达克罗涂料,采用喷涂技术在Q235钢基体上涂装制备涂层。通过X射线衍射仪(XRD)分析涂层在烧结和腐蚀前后的物相组成。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析涂层在烧结和腐蚀前后微观组织形貌的变化。结果 钢基体上无铬达克罗涂层组织致密,表面平滑,呈银灰色,无明显孔隙,涂层厚度为8~12 μm。涂层烧结前后表面均由富锌α相、富铝η相和Fe相组成,但烧结后物相的结晶程度较高,未有新相产生。涂层与基体结合紧密在于涂层中的Zn和Al与基体中的Fe在结合界面处相互扩散形成冶金结合。在浸泡试验中,锌铝合金粉优先溶解为海绵状组织,随后与腐蚀介质反应生成针状成岛状分布的腐蚀产物,腐蚀产物包括Zn5(OH)8Cl.H2O、Al5Cl3(OH)12.4H2O、Zn5(OH)6(CO3)2和少量Fe(OH)3。结论 烧结有利于提高涂层物相的结晶度和涂层表面的致密性,有效发挥涂层物理屏蔽作用。涂层腐蚀防护机制为:腐蚀初期主要发挥片状锌铝粉片层状结构的物理屏蔽作用和腐蚀产物填充涂层破坏区域的自修复作用,随着腐蚀时间的延长,涂层发挥牺牲阳极的阴极保护作用。     

镀锌钢在红沿河大气环境中的腐蚀行为

目的研究镀锌钢在红沿河地区SO2和Cl-含量较高的大气环境中的腐蚀行为与机理。方法根据GB/T 6464—1997将制备好的试样在红沿河核电厂进行现场暴晒试验,分别暴晒4、12、18、24个月后取回试样。利用失重分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等技术,观察与分析试样暴晒后的腐蚀产物。结果镀锌钢腐蚀失重随暴晒时间的延长而线性增加;随着暴晒时间的延长,锌镀层表面形成的腐蚀产物成分变化不大,以Zn12(SO4)3Cl3(OH)15·5H2O和6Zn(OH)2·Zn SO4·4H2O为主;腐蚀产物随暴晒时间的延长逐渐增加,产物形貌略有变化,以球状和针状为主。暴晒18个月后,腐蚀产物分为双两层,内层致密,外层疏松;暴晒24个月后,腐蚀产物厚度稍有增加,疏松层向致密层转变。结论 SO2与Cl-是镀锌钢在红沿河地区的大气腐蚀过程的主要影响因子。镀锌钢表面形成的腐蚀产物对锌镀层的保护作用较差。     

Al—Zn热浸镀层在H2S—NaCl—H2O体系中的腐蚀行为

采用表面钝化助镀法进行热浸镀,获得了55％Al－Zn镀层。研究了溶液温度、H2S浓度、NaCl浓度、pH值及试验时间对55％Al－Zn镀层在H2S－NaCl－H2O体系中的腐蚀行为。分析了镀层腐蚀前后的表面组织形貌及腐蚀产物,阐述了镀层的腐蚀机理。结果表明,55％Al－Zn镀层具有Zn镀层的电化学保护作用,其耐蚀性是镀锌钢的2－3倍,是风Q235的10－11倍。     

纳米复合电刷镀层微观组织及其成形过程中的氧化现象

研究了n—Al2O3／Ni纳米复合刷镀层的微观组织及其成形过程中基质金属镍的氧化现象。结果表明：复合刷镀层晶粒细小，n—Al2O3颗粒在复合刷镀层中弥散分布；在刷镀过程中，生成了大量氧化镍，它以单独的NiO颗粒形态或生成的NiO和加入的Al2O3的球形颗粒混合体形态分布在复合刷镀层晶簇内部及晶簇边界区域。提出了NiO的形成机制，即主要通过如下3种途径：①新生成镀层表面镍原子与镀液薄膜中溶解氧发生化学反应；②镍离子与溶解氧，发生电化学反应；③在碱性溶液环境中纳米颗粒表面吸附[OH]^-发生电化学反应生成NiO。     

Cu-Zn-Ni-Sn仿金合金在人工海水和人工汗液中的腐蚀行为EI北大核心CSCD

采用色差测试、电化学测试、静态腐蚀测试、扫描电镜分析、电化学阻抗测试和X射线光电子能谱分析等方法,研究仿金Cu-Zn-Ni-Sn合金在人工海水和人工汗液中的腐蚀行为。合金在人工海水腐蚀初期的腐蚀产物层主要为较为致密的Cu2O和具有良好耐腐蚀性能的Zn O、Zn5(CO3)2(OH)6和Zn5(OH)8Cl2·H2O等氧化产物,该氧化膜两侧界面的传质过程是腐蚀反应发生的决速步骤。在人工汗液中腐蚀初期的主要腐蚀产物主要为疏松的Cu O和不稳定的Sn O,使其腐蚀产物膜疏松、易剥落。在人工汗液的腐蚀过程中,早期形成的腐蚀产物层会开裂,而裂纹末端界面的固相扩散决定了腐蚀反应的速率。     

水热合成法制备纳米级CuWO_4·2H_2O粉体及其合成机理(英文)

选用Cu(NO3)2·3H2O和Na2WO4·2H2O分析纯作为反应原材料,通过水热合成法制备了纳米级的Cu WO4·2H2O粉体。讨论了前驱体Cu2WO4(OH)2的生成过程,并且建立了在水热合成过程中前驱体Cu2WO4(OH)2向Cu WO4·2H2O转变的机理。利用HRTEM以及XRD分析了前驱体和水热反应产物的物相及微观结构和形貌。结果表明:水热反应产物Cu WO4·2H2O粉体呈球形,粒径分布范围为20~30 nm。Cu WO4·2H2O粉体的生成过程符合原位结晶机制。在长时间的高热高压的水热环境中,WO42-离子在前驱体Cu2WO4(OH)2表面吸附扩散,通过脱水和原子重排,Cu WO4·2H2O在Cu2WO4(OH)2表面异相形核。WO42-离子通过Cu WO4·2H2O层与Cu2WO4(OH)2发生反应,直到WO42-离子被耗尽。     

Hydrothermal Synthesis of Nano-sized Cupric Tungstate (Ⅵ) Dihydrate and Its Synthesis Mechanism

选用Cu(NO3)2·3H2O和Na2WO4·2H2O分析纯作为反应原材料,通过水热合成法制备了纳米级的Cu WO4·2H2O粉体。讨论了前驱体Cu2WO4(OH)2的生成过程,并且建立了在水热合成过程中前驱体Cu2WO4(OH)2向Cu WO4·2H2O转变的机理。利用HRTEM以及XRD分析了前驱体和水热反应产物的物相及微观结构和形貌。结果表明:水热反应产物Cu WO4·2H2O粉体呈球形,粒径分布范围为20~30 nm。Cu WO4·2H2O粉体的生成过程符合原位结晶机制。在长时间的高热高压的水热环境中,WO42-离子在前驱体Cu2WO4(OH)2表面吸附扩散,通过脱水和原子重排,Cu WO4·2H2O在Cu2WO4(OH)2表面异相形核。WO42-离子通过Cu WO4·2H2O层与Cu2WO4(OH)2发生反应,直到WO42-离子被耗尽。     

电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层耐腐蚀性能研究进展

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中具有巨大的应用潜力。简述了Zn-Al伪合金涂层电弧喷涂制备工艺的特点;介绍了Zn、Al、Zn-Al合金及Zn-Al伪合金涂层在模拟海洋环境下的腐蚀防护原理;在此基础上从组分、喷涂工艺参数(喷涂距离、喷涂电流和喷涂电压)、元素掺杂(Mg、Si及Re)及后处理工艺(封孔、激光重熔)等角度,论述了其对Zn-Al伪合金涂层耐蚀性的影响;讨论了Zn-Al伪合金涂层防腐体系在桥梁、海洋钢结构件、地下运输管道中的应用现状;最后总结了目前研究工作中存在的挑战,提出了电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层尚需深入研究的重点问题,为提高钢铁材料使用寿命提供了参考。     

电弧喷涂Zn-22Al-Mg-RE合金涂层的耐蚀性能

采用电弧喷涂技术和自主研发的合金丝材在Q345基体上制备出Zn-22Al-Mg-RE合金涂层。通过SEM、铜加速乙酸盐雾试验、XRD和极化曲线来比较纯锌涂层和Zn-22Al-Mg-RE合金涂层的微观结构及耐蚀性能。结果表明,Zn-22Al-Mg-RE合金涂层相比于纯锌涂层结合强度提高了40%,在铜加速乙酸盐雾试验中出现第一锈点的时间延长1倍以上。电化学实验结果也表明合金涂层具备更优异的耐蚀性能。研究认为,Zn-22Al-Mg-RE合金涂层腐蚀产物中出现大量稳定致密的Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O物相,是耐蚀性能提高的主要原因之一。     

基于电化学阻抗谱的Zn及Zn-Al涂层的自封闭机理研究

目前，热喷涂Zn—Al合金涂层已替代Zn及Al涂层，成为海洋环境下钢结构件腐蚀防护的首选方法。使用高速电弧喷涂和粉芯丝材技术制备了Zn—Al涂层，采用电化学阻抗谱法(EIS)，结合涂层腐蚀产物X-射线衍射(XRD)及涂层腐蚀后表面形貌分析，对比研究了Zn及Zn—Al涂层的耐蚀性，并探讨了涂层的自封闭机理。结果表明，活化溶解是Zn涂层腐蚀的主要机制，在腐蚀过程中Zn涂层表现出自封闭作用，但由于腐蚀产物是疏松的，其自封闭效果微弱；Zn—Al涂层表现出了更好的耐蚀性，涂层表现出一定的自封闭效果。     

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。     

大跨度桥梁缆索用钢丝热浸镀层研究综述

综述了热浸镀Zn、Zn-Al和Zn-Al-Mg系合金镀层的性能特点和研究现状。在Zn-Al合金中添加Al元素可以减缓Zn的腐蚀氧化,同时可以在镀层表面形成致密的Al_2O_3薄膜起到屏蔽保护作用。在此基础上,采用Mg合金化,不仅可细化镀层组织,还可抑制疏松腐蚀产物的生成,进一步延长合金镀层的寿命。阐明了桥梁缆索用钢丝热浸镀工艺的特点和不足。采用中性盐雾试验评估了应力加载对桥梁缆索用热浸镀层组织和耐腐蚀性能的影响。应力加载会使镀层表面的腐蚀产物保护层破裂,加快腐蚀进程。同时指出了现有桥梁缆索用钢丝镀层评价标准尚存在一些争议,应结合现行的评价体系,重视讨论和探索新的更合适的评价标准。需要研究新一代(Zn-Al-Mg)合金镀层的制备技术和评价标准,推动具有高耐蚀性的多元合金镀层在桥梁缆索用钢丝上的推广应用。同时,桥梁缆索用钢丝热浸镀层的腐蚀性能应考虑应力加载下的腐蚀破坏和相关机理研究。     

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。     

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。     

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。     

热镀锌层在模拟沿海工业大气环境中的腐蚀行为

通过无浸润式干湿交替循环加速腐蚀试验模拟热镀锌层在沿海工业大气环境中的腐蚀过程. 采用腐蚀失重和动态极化曲线,结合扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和极化曲线分别对腐蚀24,48,96,192,336和672 h的热浸镀锌钢试样进行测试分析. 结果表明,镀锌层的腐蚀动力学变化规律符合经验公式D=Btn,腐蚀速率随时间延长先减小后增大. 腐蚀产物在96 h前均匀致密,腐蚀过程受阴极扩散过程控制,96 h后腐蚀过程受阳极过程控制. 含Cl元素的腐蚀产物NaZn4SO4Cl(OH)6·6H2O和Zn12(OH)15Cl3(SO4)3·5H2O对镀锌层的保护作用比初期产物Zn5(CO3)2(OH)6等保护作用差.