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钪钇镧对锌铁合金镀层耐蚀性能影响的研究

王靓靓  
【摘要】: 目前锌铁合金已成为钢铁材料的主要防护性镀层之一,由于该合金具有良好的性价比,优异的耐盐雾腐蚀性、良好的焊接性和低氢脆性等特性,因而越来越受到人们的重视。本文选择了硫酸盐镀液体系,通过在镀液中加入不同的稀土金属离子,制备得到锌铁合金镀层,并对镀层的微观结构、表观形貌及其在稀硫酸溶液中的耐蚀性能进行了研究。 用直流电在A3钢表面电镀Zn-Fe合金镀层,考察了温度、时间、pH值和电流密度对镀层耐蚀性能的影响,得出最佳的电镀工艺参数:镀液温度25℃;电镀时间30min;pH=4.4;电流密度Dk=25mA·cm-2。在此工艺条件下得到的Zn-Fe合金镀层较光亮、致密。 在锌铁合金镀液中分别添加适量的钪盐、钇盐和镧盐,用SEM和XRD研究锌铁合金镀层的微观结构和表观形貌,用线性扫描伏安法和交流阻抗法研究钪、钇、镧离子对合金镀层耐蚀性能的影响。结果表明:(1).镀液中加入一定量的钇盐,得到均匀、致密的镀层,改变了Zn-Fe合金镀层的晶面择优取向和织构系数,择优取向由(002)晶面变为(101)晶面;在30℃,0.2mol/L H2SO4溶液中,镀层腐蚀反应的致钝电流密度(ipp)和维钝电流密度(ip)明显降低,其中ip由28.87mA·cm-2降到2.056mA·cm-2,致钝电位负移,极化电阻由12?·cm2增至18?·cm2,使Zn-Fe合金镀层在稀硫酸溶液中的耐蚀性能明显增强;(2).镀液中加入一定量的镧盐,镀层晶粒细化,得到均匀、致密的镀层,改变了Zn-Fe合金镀层各晶面的织构系数,使主晶面(002)衍射峰强度降低,但不改变镀层的(002)晶面的择优取向,在30℃,0.2mol/L H2SO4溶液中,镀层的致钝电流密度和维钝电流密度降低,其中ip由20.51mA·cm-2降到12.45mA·cm-2,极化电阻由10?·cm2增至17?·cm2,使Zn-Fe合金镀层在酸性溶液中的耐蚀性能增强;(3).镀液中加入一定量的钪盐,使合金镀层的组织细化,晶粒度变小,改变了Zn-Fe合金镀层晶面的织构系数,降低主晶面(002)衍射峰强度,但其晶面择优取向(002)晶面并未改变,在30℃,0.2mol/L H2SO4溶液中,致钝电流密度和维钝电流密度降低,其中ip由20.51mA·cm-2降到1.75mA·cm-2,极化电阻由10?·cm2增至16?·cm2,使Zn-Fe合金镀层在酸性溶液中的耐蚀性能增强。比较在最优工艺条件下得到的镀层的耐蚀性能,发现在本文研究的三种稀土金属盐中,镀液中掺杂微量的钪盐,得到的镀层在稀硫酸介质中耐蚀性能最佳。


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