金屬表面涂敷低熔點材料的組織與性能研究.pdf

1、眾所周知，在自然和特殊環(huán)境中鋼鐵的腐蝕損失是無比巨大的。國內(nèi)外常采用熱浸鍍鋅作為防止鋼結(jié)構(gòu)件腐蝕的方法，在空氣干燥、潔凈的環(huán)境中，熱鍍鋅層對鋼鐵結(jié)構(gòu)起著隔離保護和陰極保護的作用，防護時間可達十幾年甚至幾十年，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的多個領(lǐng)域。但是，當(dāng)這些鋼結(jié)構(gòu)長期處于酸雨腐蝕環(huán)境下，會使起保護作用的熱鍍鋅層發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致熱鍍鋅層對鋼鐵表面的防護時間大大縮短。而傳統(tǒng)的熱鍍鋅工藝適用于含硅量比較低的沸騰鋼，但是該技術(shù)應(yīng)用到硅含量較高的活

2、性鋼時，常常會出現(xiàn)圣德林效應(yīng)，即鋼中過高的硅含量會明顯提高Fe-Zn的反應(yīng)活性。高硅活性鋼鍍件在熱浸鍍時，會出現(xiàn)表面光潔度不高、厚度增大不均勻以及粘附性差的鍍層，降低鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量，加大鍍鋅的生產(chǎn)成本。
　　針對熱浸鍍鋅在酸雨環(huán)境中的腐蝕行為和高硅活性鋼的圣德林效應(yīng)，本課題擬研究一種低熔點Zn-Al-Sn-Bi合金，并將該合金用于活性鋼表面的熱浸鍍鍍層，并探索合金及其鍍層的微觀組織結(jié)構(gòu)、機械性能測試、電化學(xué)腐蝕以及在模擬酸雨溶液中的

3、腐蝕行為等。
　　通過對Zn-Al-Sn-Bi合金及其在鋼鐵表面熱浸鍍鍍層的研究分析得出：
　　在Zn中添加Al、Sn和Bi元素后，Zn-Al-Sn-Bi合金試樣的顯微組織很明顯得到細化，晶界間的析出物分布更加均勻，隨著Sn含量的增加，Zn-Al-Sn-Bi合金的硬度和抗拉強度明顯提高，平均腐蝕速率和自腐蝕電流密度都呈現(xiàn)先減小后上升的趨勢；當(dāng)Al和Bi含量一定而Sn含量為5％時，即Zn-15Al-5Sn-0.1Bi合金金相組

4、織為等軸晶加細小的球狀晶和骨骼狀或蠕蟲狀晶粒，均勻而細密的金相組織對合金的強度和耐腐蝕能力具有很好的支撐作用，其硬度和抗拉強度最高，平均腐蝕速率達到最好狀態(tài)，自腐蝕電流密度最小，力學(xué)性能和耐腐蝕性能良好。
　　熱浸鍍鍍層在加入Al、Sn、Bi元素后，合金鍍層厚度顯著降低，鍍層的組織得到了一定的細化，δ相異常生長的圣德林效應(yīng)得到抑制；當(dāng)Al和Bi含量一定時，隨著Sn元素的加入，合金鍍層厚度呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，δ相的生長呈現(xiàn)先減慢

5、后加快趨勢；當(dāng)Sn元素含量為5%時，即Zn-15Al-5Sn-0.1Bi合金鍍層厚度薄而均勻，該晶粒最為細小，排列相當(dāng)整齊，晶界間的析出物也比較少且均勻，沒有明顯的缺陷，對基體起著很好的保護作用；Zn-Al-Sn-Bi合金鍍層在模擬酸雨中的腐蝕行為和電化學(xué)腐蝕狀況和其合金的情況基本一致，如上所述，其中Sn含量為5%時的Zn-15Al-5Sn-0.1Bi的平均腐蝕速率和腐蝕電流密度最小，耐腐蝕性能最好，合金鍍層的腐蝕產(chǎn)物均勻地覆蓋于鍍層表