鋅鋁復(fù)合涂層的耐蝕性能及失效行為研究.pdf

1、鋼材直接暴露在海水中容易發(fā)生腐蝕，因此對鋼基體采取一定的防護(hù)措施是必不可少的，鋅鋁涂層是涂液通過化學(xué)反應(yīng)在金屬表面沉積形成的防腐蝕涂層，主要有片狀鋅鋁粉以及鉻的氧化物構(gòu)成，耐蝕性取決于片狀鋅鋁粉的層狀堆積屏蔽作用、犧牲陽極保護(hù)作用以及Cr6+的鈍化作用，因其具有優(yōu)異的耐蝕性、耐熱腐蝕性、無氫脆、對油漆附著能力強(qiáng)，制備工藝簡單等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于鋼質(zhì)緊固件的腐蝕防護(hù)。
　　本文在熱燒結(jié)鋅鋁涂層現(xiàn)有制備工藝下，進(jìn)行了再優(yōu)化設(shè)計，確定了鋅

2、鋁涂液的最佳配方及涂層制備流程，探討了鋅粉狀態(tài)對涂層耐蝕性能的影響。研究表明當(dāng)涂液中金屬粉含量為25wt％、鋅鋁比為7:1時，制備的涂層厚度約為10μm，中性鹽霧時間大于1500h，呈現(xiàn)出較高的耐蝕性；表面改性處理的鋅粉B獲得的涂層致密性高，鹽水浸泡實驗中開路電位正移較慢，浸泡60天后開路電位仍低于-0.8V，并具有較高的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct，耐蝕效果更為優(yōu)異。
　　為了進(jìn)一步提高鋼基體的耐蝕性，以滿足更苛刻的腐蝕環(huán)境要求，本文將滲

3、鋅涂層與鋅鋁涂層進(jìn)行復(fù)合化生產(chǎn)，獲得了滲鋅-鋅鋁復(fù)合涂層，研究了復(fù)合涂層的耐蝕性能。研究表明復(fù)合涂層的自腐蝕電位遠(yuǎn)低于滲鋅涂層，并在30天時呈現(xiàn)較大的涂層阻抗2.56×104Ω·cm2，與基體相容性較好，對45＃鋼表現(xiàn)出良好的犧牲陽極保護(hù)作用及屏蔽作用，其耐蝕性優(yōu)于單一涂層。
　　鑒于鋅鋁涂層耐磨性差，在生產(chǎn)及使用的過程中容易產(chǎn)生機(jī)械損傷，嚴(yán)重降低涂層的耐蝕效果，本文采用人工劃痕模擬實驗，研究了破損涂層的失效行為。研究表明當(dāng)試樣存

4、在劃痕，開路電位正移速率較快；當(dāng)劃痕寬度為3mm時，自腐蝕電流密度由完好試樣的0.5932μA·cm-2迅速增加到3.1007μA·cm-2，耐蝕性顯著下降。SECM測試表明破損鋅鋁涂層在浸泡過程中，存在明顯的陽極區(qū)和陰極區(qū)，涂層區(qū)對劃痕區(qū)提供犧牲陽極保護(hù)，加快了涂層的腐蝕進(jìn)度，離劃痕越近，涂層腐蝕越快。
　　根據(jù)鋅鋁涂層的相容性要求以及緊固件的實際工況特點，本文選用單組份鋅基涂鍍涂料(A)和雙組分環(huán)氧富鋅涂料(B)兩種能夠常溫快

5、速固化的修復(fù)涂料，通過在劃痕試樣表面再涂覆獲得修復(fù)涂層，借助電化學(xué)測試手段及形貌分析，對比研究了兩種涂料的修復(fù)能力。研究表明：(1)涂料B與基體的結(jié)合強(qiáng)度較高，在進(jìn)行破損鋅鋁涂層修復(fù)時，主要利用涂層的物理屏蔽作用對破損涂層進(jìn)行保護(hù)，而涂料A主要起電化學(xué)陰極保護(hù)；(2)相對于1mm劃痕涂層，修復(fù)涂層A和修復(fù)涂層B浸泡初期開路電位均較低，并具有較大電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct且成逐漸增大趨勢，對鋼基體起到了良好的保護(hù)作用；(3)相對于修復(fù)涂層A，修復(fù)