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Zn-Al伪合金涂层的制备及耐海洋腐蚀性能研究

李春玲  
【摘要】: 在大型钢结构的长效防腐蚀领域,热喷涂锌铝合金防腐涂层技术正逐步替代纯锌、纯铝涂层技术,因此,研究Zn-Al涂层的制备及其耐蚀性能对其应用具有重要的工程价值。本文基于BP人工神经网络技术优化了电弧喷涂工艺参数,并采用优化后的工艺参数成功制备了三种不同铝含量的Zn-Al伪合金涂层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等分析了涂层的组织结构。通过室内挂片试验,研究了涂层的耐盐雾、耐飞溅和耐全浸腐蚀性能,并对涂层在不同模拟海洋环境下的腐蚀机理进行了探讨。 研究表明,BP人工神经网络模型所得的预测值与试验值基本吻合。采用优化后的喷涂工艺参数成功制备了三种不同铝含量的Zn-Al伪合金涂层和Zn-15Al合金涂层。组织研究发现四种Zn-Al涂层均达到了相关标准的质量要求,Zn-15Al合金涂层和Zn-27Al伪合金涂层的表面质量优于Zn-14Al伪合金涂层和Zn-46Al伪合金涂层。XRD结果表明,三种伪合金涂层均主要由Zn、Al两相组成。成分分析发现,Zn-15Al合金涂层中锌、铝元素均匀分布,而三种伪合金涂层为富锌相和富铝相的机械混合。 在3.5 wt%NaCl溶液中的电化学性能测试结果表明,随着Al含量的增加,涂层的自腐蚀电位升高,但是四种涂层的电位相差不大。另外,除Zn-46Al伪合金涂层之外,其它三种涂层在极化过程中均具有明显的钝化现象。 室内挂片试验结果表明,四种Zn-Al涂层在三种模拟海洋环境下均表现出了较好的耐蚀性能。相对而言,Zn-15Al合金涂层表现出了较好的耐飞溅腐蚀性能,而Zn-46Al伪合金涂层则显示了较好的耐盐雾腐蚀性能和耐全浸腐蚀性能。 通过对涂层腐蚀形貌的观察,发现涂层的成分、腐蚀产物的性质以及腐蚀环境都是影响涂层耐蚀性能的关键因素。在飞溅环境下,Zn-Al伪合金涂层的腐蚀机制为腐蚀产物失去了屏蔽作用,导致其腐蚀过程不断加剧。在盐雾和全浸环境下,腐蚀产物的屏蔽作用导致Zn-15Al合金涂层发生闭塞电池腐蚀,这使得Zn-15Al合金涂层在这两种环境下的耐蚀性能下降;而Zn-Al伪合金涂层中铝含量的增加会减缓金属的阳极溶解过程,因而铝含量较高的Zn-46Al伪合金涂层具有较好的耐盐雾和全浸腐蚀性能。


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