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。     

磁悬浮道岔Zn-Al防护涂层的研究及应用

目的设计和制备高性能热喷涂Zn-Al合金防护涂层,为其在磁悬浮道岔上的应用提供必要的理论基础,提高磁悬浮道岔的耐蚀性能,延长道岔的使用寿命。方法采用3种丝材火焰喷涂工艺,分别在Q235B钢基体表面制备了Zn-Al合金涂层。通过磁性测量方法、中性盐雾腐蚀试验和划格附着力测试,分析比较这3种工艺条件下制备的Zn-Al合金涂层的厚度、耐蚀性能和附着力。结果热喷涂Zn-Al合金涂层表面光滑,在其他工艺参数不变的情况下,当火焰喷涂距离逐渐减小,喷涂的道数逐渐增加时,热喷涂层的厚度随之增加。当喷涂距离为150 mm、喷涂道数为10时,热喷涂层的厚度最大,为126μm。涂层厚度的增加提高了涂层的耐蚀性能,并且涂层的附着力保持为1级。采用保守计算可知,厚度为126μm的热喷涂Zn-Al涂层的理论防腐寿命可以达到40年。结论热喷涂Zn-Al合金涂层对基体兼具有屏蔽和阴极保护的双重防护作用,保护性能较好,延长了磁悬浮道岔的使用寿命,降低了道岔的维修和维护成本。通过对工艺参数的分析和比较,确定了最佳的热喷涂工艺参数。该工艺条件下制备的热喷涂层结合强度高,耐蚀性能好。     

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.     

钛铝伪合金涂层在模拟深海压力下的腐蚀行为

通过电化学测试和微观组织分析等方法,研究了钛铝双丝高速电弧喷涂伪合金涂层在模拟深海压力条件下的腐蚀行为。结果表明:钛铝伪合金涂层在6 MPa高压静水条件下仍保持了较好的耐蚀性能,主要是由于涂层中富Ti相基本未被腐蚀,在涂层结构中起到了支撑骨架的作用,富Al相则起到了牺牲阳极保护的作用。同时腐蚀产物有效地填充了富Ti相的"骨架"结构,使之形成具有高度"自封闭"效果的涂层,强化了涂层的耐蚀效果。     

Zn-Al合金镀层耐蚀性研究

在碱性锌酸盐镀锌液中加入氧化铝和自制添加剂,获得了光亮Zn-Al合金镀层.采用中性盐雾实验、5％氯化钠溶液浸泡实验、电偶腐蚀实验、循环伏安曲线图和Rp-t曲线对Zn和Zn-Al合金的耐蚀性进行了探讨,结果表明,ZnAl合金镀层的耐蚀性优于锌镀层的耐蚀性,可用作钢铁件高耐蚀性镀层.     

Zn-Al-Cu伪合金涂层制备与性能研究

研究Zn-Al-Cu伪合金涂层的制备与性能，分析涂层组织成分、硬度以及光固化基体材料对涂层硬度的影响。研究发现，涂层中Al-Cu-Mg合金的原始成分越高，涂层硬度提高越明显；涂层硬度决定于涂层的组织和应力状态，其中应力状态又是决定涂层硬度非常显著的因素；间歇喷涂层的残余应力的绝对值最小，加工硬化效应最小，硬度较低。     

时效处理对Zn-A1-Cu伪合金涂层硬度的影响

采用连续喷涂和间歇喷涂两种工艺制备了Zn-A1-Cu伪合金涂层，并进行了时效处理。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、能谱分析(EDX)和硬度测试等手段，对涂层的性能进行了测试，分析研究了Zn-A1-Cu伪合金涂层硬度与时效温度和时效时间的关系，并探讨了强化机理。研究表明，一方面通过时效强化可使涂层硬度提高；另一方面则降低形变强化作用，使涂层硬度下降。其综合作用结果，可以使间歇涂层硬度提高，使连续喷涂涂层硬度降低。     

Nb离子注入对Zr-4合金耐蚀性能的影响

为了研究Nb离子注入对Zr-4合金电化学腐蚀性能的影响,对Zr-4合金试样表面进行不同剂量的Nb离子注入并测定其在1NH2SO4水溶液中的极化曲线,然后使用扫描电子显微镜(SEM)对极化实验后的试样表面形貌进行了观察。结果表明,Nb离子注入能够改善Zr-4合金的耐腐蚀性能,而且改善的程度与注入离子的剂量有关。同时使用X射线光电子能谱分析(XPS)对试样的表层成分和价态进行了分析,发现在注量为5×1016ion/cm2和1×1017ion/cm2的条件下,Nb和Zr在试样表层以Nb2O5和ZrO2的形式存在;而在注量为2×1017ion/cm2的条件下,则以Nb2O5,NbO和ZrO2的形式存在。     

电弧喷涂耐蚀锌——铝伪合金涂层

在电弧喷涂过程中，同时使用一根锌丝和一根铝丝，可获得锌一铝伪合金涂层。借助于X射线衍射和扫描电子显微镜分析，该涂层的组织结构为锌和铝的机械混合物，还有少量的锌铝合金相。该涂层综合了锌涂层与铝涂层的一些机械和化学特点。在3％NaC1介质中其腐蚀电位和腐蚀电流均介于锌涂层和铝涂层之间。     

冷喷涂纯铝涂层耐腐蚀性能研究

目的研究冷喷涂纯铝涂层耐中性盐雾腐蚀性能,为冷喷涂技术在海洋大气防腐环境中的应用提供理论依据。方法采用冷喷涂技术在30Cr Mn Si A钢基体上制备纯铝涂层,利用金相组织分析、XRD衍射分析、电化学测试、中性盐雾试验等技术方法,考察冷喷涂涂层试样的耐腐蚀性能及其影响因素。结果冷喷涂涂层十分致密,随着喷涂温度和压力的不断提高,涂层的致密度不断增加,在喷涂温度为500℃、喷涂压力为1.2 MPa、喷涂距离为25 mm及工作气体为氮气的工艺条件下,纯Al涂层的孔隙率为0.5%,涂层中无氧化物存在,能够有效隔绝腐蚀介质和基体,为基体提供物理腐蚀防护。纯Al涂层的腐蚀速率为4.935×10?7 A/cm2,并作为阳极为基体提供电化学腐蚀防护,中性盐雾试验1440 h后无腐蚀。腐蚀形貌分析表明,在表面钝化膜防护及腐蚀产物的封闭作用下,冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能,虽然发生一定腐蚀,但腐蚀速率较小,表面质量良好,可以作为长效防腐涂层。结论冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能,可以为钢铁材料提供长效效防护。     

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。     

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。     

几种电弧喷涂金属涂层在3.5％NaCl溶液中的腐蚀行为

目的研究喷涂涂层的组织与耐蚀性。方法利用超音速电弧喷涂技术在20#钢表面分别制备了Zn-Al-Mg、Zn-Al和Zn涂层。采用扫描电镜观察Zn-Al-Mg涂层的组织形貌,用X射线衍射仪分析涂层的相结构。通过电化学试验,分析比较三种涂层在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为。利用灰度法分析金相照片的灰度值,捕捉孔隙的位置和大小,并确定涂层孔隙率。采用万能拉伸试验机进行拉伸试验,测定涂层的结合强度。结果 Zn-Al-Mg伪合金涂层的组织致密,与基体结合良好,孔隙率为3.8%,结合强度为3.7 MPa,厚度约为300μm。由于存在耐蚀性极强的尖晶石氧化物,涂层的耐蚀性有所提高。Zn-Al-Mg涂层的腐蚀电流密度为1.249μA/cm2,低于Zn-Al涂层和纯Zn涂层;电化学反应电阻率Rt达到1356?·cm2,约为纯Zn涂层的2倍。结论 Zn-Al-Mg涂层组织致密,与基体结合良好,耐蚀性能优于Zn-Al涂层和纯Zn涂层。该涂层中存在耐蚀性极强的尖晶石结构氧化物,在腐蚀过程中,孔隙被腐蚀产物堵塞,有效阻止了腐蚀反应的进一步进行,自封闭特性起到了积极作用。     

锌镍合金镀工艺优化及镀层耐腐蚀性的研究

目的研究锌镍合金镀层的耐腐蚀性能。方法通过正交试验法,对锌镍合金电镀工艺进行优化,获得镀液配方。通过中性盐雾试验评判优化后的锌镍合金镀层的耐腐蚀性能,并与镀锌层和镀镉层进行对比。分析主盐、络合剂、p H值、电流密度、温度等对镀层耐腐蚀性的影响。结果最优配方为:氧化锌6~14 g/L,硫酸镍20~30 g/L,氢氧化钠100~140 g/L,光亮剂4~6 g/L,络合剂50~70 g/L。该配方获得的锌镍合金镀层在中性盐雾实验中,出白锈的时间可以达到720 h以上。结论锌镍合金镀层的耐腐蚀性优良,优于镀锌层和镀镉层。     

火焰喷塑涂层的防腐性能研究

作者利用FSP—2型火焰喷塑枪在A3钢基体上喷涂了高压低密的聚乙烯粉末涂层和环氧树脂粉末涂层，对涂层表面的通针孔进行了检测，并对这两种涂层进行了1032h的中性盐雾试验研究。这些试验的结果表明：火焰喷涂的聚乙烯和环氧树脂粉末涂层致密性较高，对基体有很好的保护作用，并且其防腐效果随着预处理工艺和喷涂厚度的不同而有较大的不同。     

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。     

超音速电弧喷涂锌铝合金涂层的制备及在海水中的腐蚀行为研究

本文介绍了超音速电弧喷涂技术制备锌铝合金涂层的过程和工艺,对涂层进行了电化学测试。结果表明合金涂层可以起到牺牲阳极的作用,同时浸泡一段时间之后合金涂层表面可以生成钝化膜。锌铝涂层可以保护钢铁基体不被腐蚀。     

高速电弧喷涂FeAlCrNi/Cr3C2复合涂层的腐蚀性能研究

采用涂盐热腐蚀法研究了高速电弧喷涂（HVAS）FeAlCrNi／Cr3C2复合涂层的腐蚀特性，并用SEM、TEM、X射线衍射等手段分析了涂层的组织与性能、腐蚀表面和截面的形貌与成分。结果表明，复合涂层具有典型的层状结构和较高的力学性能；随着热腐蚀时间的增加，涂层的腐蚀速率呈现抛物线变化；随着热腐蚀温度升高，涂层的腐蚀增重增加较缓慢；腐蚀后涂层表面生成了氧化物和硫化物，其腐蚀机理为内氧化。