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热浸镀Zn-Ti-Al三元锌基合金镀层制备及耐蚀性能研究

苑振涛  
【摘要】:热浸镀是提高钢铁耐腐蚀性能的最主要的方法之一,具有操作简单、生产成本低、适应性强、防护效果好等优点,但是随着人们对工程防腐的要求越来越高,传统的纯锌镀层已经不能满足人们生产和生活的需要,由单一镀层过渡为多元锌基合金镀层已成为国内外学者研究的热点。由于铝和钛耐蚀性能优良,常被用于各种腐蚀介质中,其中铝是热浸镀领域应用最为广泛的合金元素,钛在热浸镀中的应用较少。本论文将在热浸镀基础理论和传统工艺的基础之上,优化并确定Ti和Al的最佳含量及添加方式,制备Zn-Ti-Al合金镀层,研究Zn-Ti-Al三元合金镀层的耐蚀性能,并进一步探讨Zn-Ti-Al三元合金镀层的耐蚀机理。 首先,根据相图分析和理论计算配制Zn-Ti中间合金,并在此基础上制备不同含钛量的Zn-Ti二元合金镀层,通过镀层外观质量评定、表面硬度检测、电化学测试、中性盐雾实验等分析测试手段,发现编号为4#、6#、7#的Zn-Ti二元合金镀层外观质量与纯锌镀层相当,而且耐蚀性能较纯锌镀层有很大程度的提高,满足后续试验的要求。 其次,在4#、6#、7#二元合金液的基础上添加Al,以获得不同含铝量的Zn-Ti-Al三元合金镀层,通过外观质量评定、全浸试验、电化学测试、中性盐雾实验等耐腐蚀性能检测手段,发现Al的添加能明显改善镀层的表面质量,提高镀层表面的光亮性,但是对镀层的耐蚀性能影响较为复杂,其中以标号为6-4#的三元合金镀层的耐蚀性能最为优良。 最后,通过SEM、EDS、XPS等方法,对Zn-Ti及Zn-Ti-Al合金镀层微观组织结构、镀层表面物质形态进行测试,以确定Ti和Al对提高合金镀层耐蚀性的作用方式,测试结果表明Ti不但改变了Zn-Ti合金镀层的内部组织结构,促使ζ相层的减薄或消失,使整个镀层变得更加致密,而且也引起了镀层表面物质形态的改变,在合金镀层的表面覆盖了一层致密的TiO2保护层,从而提高了Zn-Ti二元合金镀层的腐蚀性能。Al对Zn-Ti-Al合金镀层的结构也产生了一定的影响,使镀层内部组织分层不明显,传统形貌的δ相层及ζ相层被新型颗粒状的δ相层所代替,但是在镀层的表面没有发现含Ti或Al的氧化物。 由此可见Ti和Al的加入改变了镀层的内部组织结构和镀层表面的物质形态,从而提高其耐蚀性能。


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